Úvod do ultrazvukové kavitace

Ultrazvuková kavitace se týká dynamického procesu růstu a kolapsu kavitačních bublin mikroplynových jader existujících v kapalinách, které vibrují působením zvukových vln a objevují se, když akustický tlak dosáhne určité hodnoty. Po třech krocích tvorby kavitačních bublin, růstu a těžkého kolapsu.
Když je nádoba naplněná kapalinou přiváděna do ultrazvukové čističky, vznikají v důsledku vibrací kapaliny desítky tisíc drobných bublinek, známých jako kavitační bublinky. Tyto bubliny rostou v podtlakové zóně tvořené podélným šířením ultrazvuku a rychle se uzavírají v přetlakové zóně, čímž se stlačují a natahují pod střídavým přetlakem a podtlakem. V okamžiku, kdy je bublina stlačena, dokud se nezhroutí, vzniká obrovský okamžitý tlak, typicky dosahující desítek až stovek megapascalů.
Suslick a kol. měřeno, že kavitace může zvýšit teplotu reakční zóny v plynné fázi na přibližně 5 200 K, efektivní teplotu reakční zóny v kapalné fázi na přibližně 1 900 K a místní tlak na přibližně 5,5 O5 × 10 kPa se změnou teploty rychlost až 10, K/s, doprovázená silnými rázovými vlnami a mikrotrysky s rychlostí až 400 km/h. Tento obrovský okamžitý tlak může způsobit rychlé poškození pevného povrchu suspendovaného v kapalině.
Ultrazvuková kavitace se obvykle dělí na dva typy: kavitace v ustáleném stavu a přechodná kavitace:
Kavitace v ustáleném stavu označuje kavitační bubliny generované při nízké intenzitě zvuku (obecně méně než 10 w/cm), jejichž velikost osciluje blízko své rovnovážné velikosti a generuje cykly několika cyklů. Když se roztáhne, aby se jeho rezonanční frekvence rovnala frekvenci zvukových vln, dojde k vysokoenergetické vazbě mezi zvukovým polem a bublinou, což má za následek významnou kavitaci.
Přechodná kavitace označuje kavitační bubliny s kratší životností (většinou se vyskytující v rámci jednoho cyklu zvukové vlny) generované působením velké intenzity zvuku (obecně větší než 1 W/cm).

笔记