Introdução à cavitação ultrassônica

A cavitação ultrassônica refere-se ao processo dinâmico de crescimento e colapso das microbolhas de cavitação de núcleos gasosos existentes em líquidos, que vibram sob a ação de ondas sonoras e ocorrem quando a pressão sonora atinge um determinado valor. Após três etapas de formação de bolhas de cavitação, crescimento e colapso severo.
Quando um recipiente cheio de líquido é alimentado em um limpador ultrassônico, dezenas de milhares de pequenas bolhas, conhecidas como bolhas de cavitação, são geradas devido à vibração do líquido. Essas bolhas crescem na zona de pressão negativa formada pela propagação longitudinal do ultrassom e fecham rapidamente na zona de pressão positiva, sendo assim comprimidas e esticadas sob pressões alternadas positivas e negativas. No momento em que uma bolha é comprimida até colapsar, uma enorme pressão instantânea é gerada, normalmente atingindo dezenas a centenas de megapascais.
Suslick et ai. mediu que a cavitação pode aumentar a temperatura da zona de reação da fase gasosa para cerca de 5200 K, a temperatura efetiva da zona de reação da fase líquida para cerca de 1900 K e a pressão local para cerca de 5,5O5 × 10 kPa, com uma mudança de temperatura taxa de até 10. K/s, acompanhada de fortes ondas de choque e microjatos com velocidades de até 400 km/h. Essa enorme pressão instantânea pode causar danos rápidos à superfície sólida suspensa no líquido.
A cavitação ultrassônica é geralmente dividida em dois tipos: cavitação em estado estacionário e cavitação transitória:
A cavitação em estado estacionário refere-se às bolhas de cavitação geradas em baixa intensidade sonora (geralmente menor que 10 w/cm), cujo tamanho oscila próximo ao seu tamanho de equilíbrio, gerando ciclos de vários ciclos. Quando é expandido para tornar sua frequência de ressonância igual à frequência das ondas sonoras, ocorre um acoplamento de alta energia entre o campo sonoro e a bolha, resultando em cavitação significativa.
A cavitação transitória refere-se a bolhas de cavitação com uma vida útil mais curta (ocorrendo principalmente dentro de um ciclo de onda sonora) geradas sob a ação de grande intensidade sonora (geralmente superior a 1 W/cm).

笔记