مقدمة في التجويف بالموجات فوق الصوتية

يشير التجويف بالموجات فوق الصوتية إلى العملية الديناميكية لنمو وانهيار فقاعات تجويف نواة الغاز الدقيقة الموجودة في السوائل ، والتي تهتز تحت تأثير الموجات الصوتية وتحدث عندما يصل ضغط الصوت إلى قيمة معينة. بعد ثلاث خطوات من تكوين فقاعة تجويف ونمو وانهيار شديد.
عندما يتم تغذية حاوية مليئة بالسائل في منظف بالموجات فوق الصوتية ، يتم إنشاء عشرات الآلاف من الفقاعات الصغيرة ، المعروفة باسم فقاعات التجويف ، بسبب اهتزاز السائل. تنمو هذه الفقاعات في منطقة الضغط السلبي المتكونة من الانتشار الطولي للموجات فوق الصوتية ، وتغلق بسرعة في منطقة الضغط الإيجابي ، وبالتالي يتم ضغطها وتمددها تحت الضغوط الإيجابية والسلبية بالتناوب. في اللحظة التي يتم فيها ضغط الفقاعة حتى تنهار ، يتم إنشاء ضغط فوري ضخم يصل عادةً إلى عشرات إلى مئات الميجا باسكال.
سوسليك وآخرون. تم قياس أن التجويف يمكن أن يزيد درجة حرارة منطقة تفاعل الطور الغازي إلى حوالي 5200 كلفن ، ودرجة الحرارة الفعالة لمنطقة تفاعل الطور السائل إلى حوالي 1900 كلفن ، والضغط المحلي إلى حوالي 5.5O5 × 10 كيلو باسكال ، مع تغير درجة الحرارة بمعدل يصل إلى 10. K / s ، مصحوبة بموجات صدمة قوية وطائرات صغيرة بسرعات تصل إلى 400 كم / ساعة. يمكن أن يتسبب هذا الضغط اللحظي الهائل في حدوث تلف سريع للسطح الصلب العالق في السائل.
ينقسم التجويف بالموجات فوق الصوتية عادة إلى نوعين: تجويف الحالة المستقرة والتجويف العابر:
يشير تجويف الحالة المستقرة إلى فقاعات التجويف المتولدة بكثافة صوت منخفضة (أقل من 10 واط / سم بشكل عام) ، والتي يتأرجح حجمها بالقرب من حجم توازنها ، مما يؤدي إلى توليد دورات من عدة دورات. عندما يتم توسيعه لجعل تردد الرنين الخاص به مساويًا لتردد الموجات الصوتية ، يحدث اقتران عالي الطاقة بين مجال الصوت والفقاعة ، مما يؤدي إلى تجويف كبير.
يشير التجويف العابر إلى فقاعات تجويف ذات عمر أقصر (تحدث غالبًا خلال دورة موجة صوتية واحدة) يتم إنشاؤها تحت تأثير شدة الصوت الكبيرة (بشكل عام أكبر من 1 واط / سم).

笔记