关于空腔惯性坍缩后喷出的射流

受Gordillo与Blanco-Rodriguez的论文'Bubble bursting jets are driven by the purely inertial collapse of gas cavities'（\emph{Phys. Rev. Lett., Submitted} (2023) \cite{PRL2023}）中气泡破裂射流由纯惯性机制驱动这一发现的启发，我们在此研究当内爆由表达单位长度流量$q_\infty$保持恒定的远场边界条件所迫使时，一般形状气体空腔坍缩所产生的射流动力学。利用理论与数值模拟，我们首先分析半张开角$\beta$的锥形气泡在$q_\infty$固定为常量时的情况，发现此类射流收敛于方程的纯惯性、依赖于$\beta$的自相似解，其中在极限$\beta\ll 1$下射流宽度与速度分别由$r_{jet}\approx 2.25\tan\beta\sqrt{q_\infty\tau}$与$v_{jet}\approx 3 q_\infty/(2\tan\beta\sqrt{q_\infty\tau})$给出，$\tau$表示射流喷出后的无量纲时间。对于在对称面处无量纲曲率半径为$r_c$的抛物形空腔，我们的理论预测$r_{jet}\propto \left(2 r_c\right)^{-1/2}\left(q_\infty \tau\right)^{3/4}$且$v_{jet}\propto q_\infty \left(2r_c\right)^{1/2} \left(q_\infty\tau\right)^{-3/4}$，该结果也与数值模拟吻合良好。本结果可应用于描述气泡在极靠近壁面空化后产生的速度高达$1000$ m s$^{-1}$的极快射流，以及量化所谓的bazooka效应。