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超音波のキャビテーション効果に関する解析と研究

  • 2021-12-27
キャビテーション効果とは何ですか?キャビテーション効果とは、高周波振動信号がブランソン超音波トランスデューサーによって高周波機械的振動(超音波)に変換され、媒体(洗浄液)に伝達されることを意味します.洗浄液中の超音波の放射により、液体が振動します.何万もの小さな泡が生成されます.これらの気泡は、超音波の縦波伝播によって形成される負圧ゾーンで生成および成長し、陽圧ゾーンで急速に閉じます.これはキャビテーション効果と呼ばれます.

キャビテーションの基本的な効果には、他にも多くの興味深い現象があります.たとえば、エネルギー増幅の観点から、音圧振幅が0.1MPaの超音波は、水中でソノルミネッセンスを生成できます.この圧力は、約2.2J / cm3、つまり4×10-10 eV /分子のエネルギー密度に対応します(EVは電子ボルトの単位、1eV = 1.6021892×10-19J).そしてZは最近、音響発光に伴う光子が6eVを超えるエネルギーを持っていることを証明しました.したがって、音波によって生成される発光のエネルギー増幅は約1.5×1010です.比較のために、核分裂性同位体ウランを引き起こす熱中性子の場合を考えてみましょう.中性子のエネルギーは約0.025eVで、分裂によって放出されるエネルギーは約200MeVであり、そのエネルギー拡大率はわずか0.8×1010です.

もう1つの例は、剛体の境界面で変形および振動する気泡です.実験によれば、その閉相では、気泡の中心を通過し、気泡壁を突き破り、界面に向かって突進するジェットが生成されます.同時に、それはまた周囲の液体のわずかなフラッシュを引き起こします.

気泡のエネルギー密度から、気泡はミクロンサイズの気泡にすばやく閉じ、その密度はキャビテーションとマイクロフュージョン(マイクロフュージョン)実験のために米国のロスアラモス国立研究所の近くで1012.Zを超える可能性があります.重水(D2O)では、超音波キャビテーションを伴う異常な加熱があり、3Heと4Heの核ダストが生成されます.反応速度は1012-1013Rx / sです.

冷却速度の観点から、気泡が崩壊した後、気泡内の「ホットスポット」は、108K / sの冷却速度で突然冷却されます.これは、液体窒素中の溶融金属の急速冷却速度に相当します.

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