Introduksjon til ultralydkavitasjon

Ultralydkavitasjon refererer til den dynamiske prosessen med vekst og kollaps av mikrogasskjernekavitasjonsbobler som eksisterer i væsker, som vibrerer under påvirkning av lydbølger og oppstår når lydtrykket når en viss verdi. Etter tre trinn med kavitasjon bobledannelse, vekst og alvorlig kollaps.
Når en beholder fylt med væske mates inn i en ultralydrenser, genereres titusenvis av små bobler, kjent som kavitasjonsbobler, på grunn av væskens vibrasjon. Disse boblene vokser i den negative trykksonen som dannes av ultralyds forplantning i lengderetningen, og lukker seg raskt i den positive trykksonen, og blir dermed komprimert og strukket under vekslende positive og negative trykk. I det øyeblikket en boble komprimeres til den kollapser, genereres et enormt øyeblikkelig trykk, som vanligvis når ti til hundrevis av megapascal.
Suslick et al. målt at kavitasjon kan øke temperaturen i gassfasereaksjonssonen til rundt 5200 K, den effektive temperaturen i væskefasereaksjonssonen til rundt 1900 K, og det lokale trykket til rundt 5,5O5 × 10 kPa, med en temperaturendring hastighet på opptil 10. K/s, akkompagnert av sterke sjokkbølger og mikrostråler med hastigheter på opptil 400 km/t. Dette enorme øyeblikkelige trykket kan forårsake rask skade på den faste overflaten suspendert i væsken.
Ultralyd kavitasjon er vanligvis delt inn i to typer: steady-state kavitasjon og forbigående kavitasjon:
Steady state kavitasjon refererer til kavitasjonsboblene generert ved lav lydintensitet (vanligvis mindre enn 10 w/cm), hvis størrelse svinger nær likevektsstørrelsen, og genererer sykluser på flere sykluser. Når den utvides for å gjøre dens resonansfrekvens lik frekvensen til lydbølger, oppstår en høyenergikobling mellom lydfeltet og boblen, noe som resulterer i betydelig kavitasjon.
Forbigående kavitasjon refererer til kavitasjonsbobler med kortere levetid (for det meste innen én lydbølgesyklus) generert under påvirkning av stor lydintensitet (vanligvis større enn 1 W/cm).

笔记