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Analyse und Forschung zum Kavitationseffekt von Ultraschall

  • 2021-12-27
Was ist der Kavitationseffekt? Durch den Kavitationseffekt wird das hochfrequente Schwingungssignal vom Branson Ultraschallwandler in hochfrequente mechanische Schwingungen (Ultraschall) umgewandelt und auf das Medium (die Reinigungsflüssigkeit) übertragen. Die Abstrahlung der Ultraschallwelle in der Reinigungsflüssigkeit bringt die Flüssigkeit zum Schwingen. Es entstehen Zehntausende winziger Bläschen. Diese Blasen werden erzeugt und wachsen in der Unterdruckzone, die durch die Längsausbreitung von Ultraschallwellen gebildet wird, und schließen sich schnell in der Überdruckzone. Dies wird als Kavitationseffekt bezeichnet.

Es gibt viele andere interessante Phänomene bei den grundlegenden Effekten der Kavitation. Aus Sicht der Energieverstärkung kann beispielsweise ein Ultraschall mit einer Schalldruckamplitude von 0,1 MPa in Wasser Sonolumineszenz erzeugen. Dieser Druck entspricht einer Energiedichte von ungefähr 2,2 J/cm3 oder 4 × 10 –10 eV/Molekül (EV ist die Einheit von Elektronenvolt, 1 eV = 1,6021892 × 10 –19 J). Und Z hat kürzlich bewiesen, dass die Photonen, die die Akustolumineszenz begleiten, eine Energie von mehr als 6 eV haben. Daher beträgt die Energieverstärkung der durch Schallwellen erzeugten Lumineszenz ungefähr 1,5 × 1010. Betrachten Sie zum Vergleich den Fall eines thermischen Neutrons, das ein spaltbares Isotop Uran verursacht. Das Neutron hat eine Energie von etwa 0,025 eV, und die von ihm durch Spaltung freigesetzte Energie beträgt etwa 200 MeV, dann seine Energie Die Vergrößerungskapazität beträgt nur 0,8 × 1010!

Ein weiteres Beispiel ist eine Blase, die sich an einer starren Grenzfläche verformt und vibriert. Experimente zeigen, dass in seiner geschlossenen Phase ein Strahl erzeugt wird, der das Zentrum der Blase durchdringt, die Blasenwand durchbricht und auf die Grenzfläche zustürzt. Gleichzeitig bewirkt es auch eine leichte Spülung der umgebenden Flüssigkeit.

Ausgehend von der Energiedichte der Blase schließt sich die Blase schnell zu einer mikrometergroßen Blase, und ihre Dichte kann 1012.Z überschreiten. In der Nähe des Los Alamos National Laboratory in den Vereinigten Staaten für Kavitations- und Mikrofusions-(Mikrofusions-)Experimente. In schwerem Wasser (D2O) kommt es zu einer abnormalen Erwärmung, die von Ultraschallkavitation begleitet wird und 3He- und 4He-Kernstaub erzeugt wird. Die Reaktionsgeschwindigkeit beträgt 1012-1013Rx/s.

Aus Sicht der Abkühlrate kühlt sich nach dem Zusammenbruch der Blase der „Hot Spot“ in der Blase schlagartig mit einer Abkühlrate von 108 K/s ab. Dies entspricht der schnellen Abkühlgeschwindigkeit von geschmolzenem Metall in flüssigem Stickstoff.

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