Introducció a la cavitació ultrasònica

La cavitació ultrasònica es refereix al procés dinàmic de creixement i col·lapse de les bombolles de cavitació del nucli de micro gasos existents en líquids, que vibren sota l'acció de les ones sonores i es produeixen quan la pressió sonora arriba a un determinat valor. Després de tres passos de cavitació, formació de bombolles, creixement i col·lapse greu.
Quan un recipient ple de líquid s'introdueix a un netejador d'ultrasons, es generen desenes de milers de petites bombolles, conegudes com a bombolles de cavitació, a causa de la vibració del líquid. Aquestes bombolles creixen a la zona de pressió negativa formada per la propagació longitudinal dels ultrasons, i es tanquen ràpidament a la zona de pressió positiva, comprimint-se i estirant així sota pressions positives i negatives alternes. En el moment en què una bombolla es comprimeix fins a col·lapsar-se, es genera una pressió instantània enorme, que normalment arriba de desenes a centenars de megapascals.
Suslick et al. va mesurar que la cavitació pot augmentar la temperatura de la zona de reacció en fase gasosa a uns 5200 K, la temperatura efectiva de la zona de reacció en fase líquida al voltant de 1900 K i la pressió local a uns 5,5O5 × 10 kPa, amb un canvi de temperatura. velocitat de fins a 10. K/s, acompanyat de fortes ones de xoc i microjets amb velocitats de fins a 400 km/h. Aquesta enorme pressió instantània pot causar danys ràpids a la superfície sòlida suspesa en el líquid.
La cavitació ultrasònica normalment es divideix en dos tipus: cavitació en estat estacionari i cavitació transitòria:
La cavitació en estat estacionari es refereix a les bombolles de cavitació generades a baixa intensitat de so (generalment inferior a 10 w/cm), la mida de les quals oscil·la prop de la seva mida d'equilibri, generant cicles de diversos cicles. Quan s'expandeix per fer que la seva freqüència de ressonància sigui igual a la freqüència de les ones sonores, es produeix un acoblament d'alta energia entre el camp sonor i la bombolla, donant lloc a una cavitació important.
La cavitació transitòria es refereix a les bombolles de cavitació amb una vida útil més curta (la majoria es produeixen dins d'un cicle d'ona sonora) generades sota l'acció d'una gran intensitat del so (generalment superior a 1 W/cm).

笔记