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声峰超声波浅析超声波声场的4大作用(二)

来源: | 发布日期:2022-10-31

前面文章中,声峰超声波讲到了关于超声波声场中的机械作用及热学作用,今天继续了解一下还有哪方面在作用。

第三个作用:空化作用

在流体动力学中空化作用是指这样一种现象。存在于液体中的微气泡(空化核)在声场的作用下振动,当声压达到一定值时,气泡将迅速膨胀,然后突然闭合,在气泡闭合时产生冲击波,这种膨胀,闭合,振荡等一系列动力学过程称为声空化(Acoustic cavitation),多年来声空化现象常作为超声学及其应用的一项基础研究。声化学是其中一个重要分支。


液体中要求有一个最低的作用于液体的声压幅值才能形成声空化。这个最低声压幅值即称空 化阈。空化作用与介质的温度、压力、空化核半径、含气量、声强、粘滞性、频率等因素有关。一 般温度高,空化阈低,易于空化,但若温度过高时,气泡中的蒸气压增大,在气泡闭合期间增强了缓冲作用而使空化减弱。液体静压力增大,空化阈增大,不易造成空化。液体中含气量高,空化阈低,易于空化。声强高,易空化,但过高的声强同样不利于空化。频率高,空化阚高。例如在15kHz时要求产生空化的声强只需0. 16-2. 6W/cm2,而频率在500kHz时,所需的强度为100-400W/cm2
超声波空化示意图
空化中,当气泡闭合时所产生的冲击波强度最大。设气泡膨胀时的最大半径为Rm,气泡闭合时的最小半径R,从膨胀到闭合,在距气泡中心为1.587R处产生的最大压力可达到1667184856022 ,当R→∞  时,根据上式一般估算,局部压力可达上千个大气压,由此足以看岀空 化可以产生巨大作用。

第四个作用:超声的其它作用
超声还引起化学作用,促进化学反应。超声的空化作用还引起氧化作用,例在纯蒸馅水中经短时的超声处理后,产吿过氧化氢。在溶有氮的水中经声处理后就产生硝酸。超声还有还原作用和影响金属的电离分解论用。这些作用在工业上有很多用途。其它还有超声对生物的作用,使其在医学的治疗中得到很好的应用。


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