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空化作用-HCSONIC
点击次数:436 发布时间:2019-06-18

液体内局部压力降低时,液体内部或液固交界面上蒸气或气体的空穴(空泡)的形成、发展和溃灭的过程叫空化

空化是液体特有的现象,发生在液体内部的低压区、尤其是在液体与固体的交界面上。传统意义上的空化是液体与其蒸气的相变过程,包括发生、发展、消失三个阶段。发生阶段称为“空化初生”,伴有噪声辐射的大幅度上升 ;消失阶段称为“空化溃灭”,释放出巨大的压能和热能,可能造成对材料的破坏,也可能被利用来为多种工业工程服务;在初生与溃灭之间的是空化发展阶段,称为“空化发展”,它主要是干扰空化物体的运动、使力发生了 变化,譬如推力下降、构件振动等,在某些情况下也可以减阻、使阻力系数甚至降低一个数量级。

空化效应的过程空化效应的过程

超声波空化作用

所有与液体相关的超声处理技术都是利用超声空化作为动力的。超声空化,就是指在超声作用下液态物质中的微小气泡随超声频率发生迅速 、重复地生长-闭合-破灭运动 以及由此产生的一系列物理效应。由于超声空化作用非常复杂,研究内容涉及声学、化学、 光学、流体力学等多门学科,而且在实际中不可能把空化效应和机械效应、光电效应等分离开来。由于空化作用引发的物 理、化学、生物等效应又具有相当特异的性质,而这些性质具有重要的理论价值和巨大应用潜力。比如,空化泡的溃灭会在空泡周围极小的空间内产生微射流,并对外辐射空化噪声。空泡溃灭时产生的高温 高压可用于清洗、切割、破碎物件,改善材料表面性能、过程强化等方面,超声波空化作用已成为当前研究的热点。

空化作用的产生

当以高强度超声波处理液体时,传播到液体介质中的声波会产生交替的高压 (压缩) 和低压 (稀疏) 循环,其速率取决于频率。在低压循环期间,高强度的超声波会在液体中产生小的真空气泡或空隙。当气泡达到不能再吸收能量的 体积时, 它们在高压循环中剧烈地坍塌,这种现象称为空化。在爆炸期间,局部将达到非常高的温度(约5,000K)和压力(约2,000atm)。空化气泡的崩溃也导致液体射流高达280m/s的速度,所产生的剪切力机械地破坏细胞膜并 改善材料转移。根据所采用的超声波参数,超声波对细胞有破坏性或建设性影响,取决于所使用的超声参数。

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