Introduktion til ultralydskavitation

Ultralydskavitation refererer til den dynamiske proces med vækst og kollaps af mikrogaskernekavitationsbobler, der findes i væsker, som vibrerer under påvirkning af lydbølger og opstår, når lydtrykket når en vis værdi. Efter tre trin med kavitation bobledannelse, vækst og alvorligt kollaps.
Når en beholder fyldt med væske føres ind i en ultralydsrenser, dannes titusindvis af små bobler, kendt som kavitationsbobler, på grund af væskens vibration. Disse bobler vokser i den negative trykzone, der dannes af ultralyds udbredelse i længderetningen, og lukker sig hurtigt i den positive trykzone, hvorved de komprimeres og strækkes under skiftende positive og negative tryk. I det øjeblik, hvor en boble komprimeres, indtil den kollapser, genereres der et enormt øjeblikkeligt tryk, som typisk når ti til hundredvis af megapascal.
Suslick et al. målt, at kavitation kan øge temperaturen i gasfasereaktionszonen til omkring 5200 K, den effektive temperatur i væskefasereaktionszonen til omkring 1900 K og det lokale tryk til omkring 5,5O5 × 10 kPa, med en temperaturændring hastighed på op til 10. K/s, ledsaget af stærke stødbølger og mikrojetfly med hastigheder op til 400 km/t. Dette enorme øjeblikkelige tryk kan forårsage hurtig skade på den faste overflade, der er suspenderet i væsken.
Ultralydskavitation er normalt opdelt i to typer: steady-state kavitation og forbigående kavitation:
Steady state kavitation refererer til kavitationsboblerne genereret ved lav lydintensitet (generelt mindre end 10 w/cm), hvis størrelse oscillerer nær dens ligevægtsstørrelse og genererer cyklusser af flere cyklusser. Når den udvides for at gøre dens resonansfrekvens lig med lydbølgernes frekvens, opstår der en højenergikobling mellem lydfeltet og boblen, hvilket resulterer i betydelig kavitation.
Forbigående kavitation refererer til kavitationsbobler med en kortere levetid (for det meste inden for en lydbølgecyklus) genereret under påvirkning af stor lydintensitet (generelt større end 1 W/cm).

笔记