Sissejuhatus ultraheli kavitatsiooni

Ultraheli kavitatsioon viitab vedelikes esinevate mikrogaasituuma kavitatsioonimullide kasvu ja kokkuvarisemise dünaamilisele protsessile, mis vibreerib helilainete toimel ja tekib siis, kui helirõhk saavutab teatud väärtuse. Pärast kolme sammu kavitatsioonimullide moodustumist, kasvu ja tõsist kokkuvarisemist.
Kui vedelikuga täidetud anum sisestatakse ultrahelipuhastisse, tekivad vedeliku vibratsiooni tõttu kümned tuhanded pisikesed mullid, mida tuntakse kavitatsioonimullidena. Need mullid kasvavad ultraheli pikisuunalise levimise tagajärjel tekkivas alarõhutsoonis ja sulguvad kiiresti positiivse rõhu tsoonis, surudes ja venitades seega vahelduva positiivse ja negatiivse rõhu all. Sel hetkel, kui mulli surutakse kokku kuni selle kokkuvarisemiseni, tekib tohutu hetkeline rõhk, mis ulatub tavaliselt kümnete kuni sadade megapaskalideni.
Suslick et al. mõõdeti, et kavitatsioon võib temperatuurimuutusega tõsta gaasifaasi reaktsioonitsooni temperatuuri ligikaudu 5200 K-ni, vedelfaasi reaktsioonitsooni efektiivset temperatuuri ligikaudu 1900 K-ni ja kohalikku rõhku ligikaudu 5,505 × 10 kPa-ni. kiirus kuni 10. K/s, millega kaasnevad tugevad lööklained ja mikrojoad kiirusega kuni 400 km/h. See tohutu hetkeline rõhk võib vedelikus hõljuva tahke pinna kiiresti kahjustada.
Ultraheli kavitatsioon jaguneb tavaliselt kahte tüüpi: püsiseisundi kavitatsioon ja mööduv kavitatsioon:
Püsiseisundi kavitatsioon viitab madala heliintensiivsusega (tavaliselt alla 10 w/cm) tekitatud kavitatsioonimullidele, mille suurus võngub oma tasakaalusuuruse lähedal, tekitades mitme tsükli pikkuseid tsükleid. Kui seda laiendatakse, et muuta selle resonantssagedus võrdseks helilainete sagedusega, tekib helivälja ja mulli vahel suure energiaga side, mille tulemuseks on märkimisväärne kavitatsioon.
Mööduv kavitatsioon viitab lühema elueaga (enamasti ühe helilainetsükli jooksul) kavitatsioonimullidele, mis tekivad suure heliintensiivsuse (tavaliselt üle 1 W/cm) toimel.

笔记