Въведение в ултразвуковата кавитация

Ултразвуковата кавитация се отнася до динамичния процес на растеж и колапс на кавитационни мехурчета с микро газови ядра, съществуващи в течности, които вибрират под действието на звукови вълни и възникват, когато звуковото налягане достигне определена стойност. След три стъпки на кавитация образуване на мехур, растеж и тежък колапс.
Когато контейнер, пълен с течност, се подава в ултразвукова почистваща машина, се генерират десетки хиляди малки мехурчета, известни като кавитационни мехурчета, поради вибрациите на течността. Тези мехурчета растат в зоната на отрицателно налягане, образувана от надлъжното разпространение на ултразвук, и бързо се затварят в зоната на положително налягане, като по този начин се компресират и разтягат при редуващи се положителни и отрицателни налягания. В момента, когато балонът се компресира, докато се срути, се генерира огромно мигновено налягане, което обикновено достига десетки до стотици мегапаскала.
Suslick и др. измерено, че кавитацията може да повиши температурата на реакционната зона на газовата фаза до около 5200 K, ефективната температура на реакционната зона на течната фаза до около 1900 K и локалното налягане до около 5,5O5 × 10 kPa, с промяна на температурата скорост до 10. K/s, придружена от силни ударни вълни и микроструи със скорости до 400 km/h. Това огромно мигновено налягане може да причини бързо увреждане на твърдата повърхност, суспендирана в течността.
Ултразвуковата кавитация обикновено се разделя на два вида: кавитация в стационарно състояние и преходна кавитация:
Кавитацията в стационарно състояние се отнася до кавитационните мехурчета, генерирани при нисък интензитет на звука (обикновено по-малко от 10 w/cm), чийто размер осцилира близо до равновесния си размер, генерирайки цикли от няколко цикъла. Когато се разшири, за да направи резонансната си честота равна на честотата на звуковите вълни, възниква високоенергийно свързване между звуковото поле и мехурчето, което води до значителна кавитация.
Преходната кавитация се отнася до кавитационни мехурчета с по-кратък живот (появяващи се предимно в рамките на един цикъл на звукова вълна), генерирани под действието на голям интензитет на звука (обикновено по-голям от 1 W/cm).

笔记