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齐康超声波浅析液体中的超声波空化现象(二)

来源: | 发布日期:2022-10-24

前面文章中,齐康超声波讲到了液体中的超声波空化现在的部分内容,接下来继续了解这方面的知识。

当x很小时,F为斥力,距离增大时斥力变小,到一定距离后就由斥力变为引力,并随距离增大而增大,到距离时引力达到最大,此距离称为临界距离。距离继续增大而引力逐渐变小,所以是液体分子的稳定距离。此距离与液体的温度有关,温度升高可使分子间的距离增大。当分子间距离超过 时,分子易于克服其内聚力而逸散。当外加负压满足P>-时,也可把分子拉开,是对应于距离的分子内压力。纯水强度的理论极限值为≈3250kgf/c㎡(1kgf/c㎡=98kPa)。设想用声波作用把液体分子拉开,那么声压振幅值应和同数量级,可以推知声强度应为3. 74xW/c㎡,此声强非常大,实际上是做不到的。
超声波空化
然而,实验证明在液体中产生空化所需的声强远远低于上述数值。为解释此现象,人们曾进行了深入研究,发现液体中存在着许多空化核,即很微小的气泡,直径一般为~m左右。在声负压的作用下,这些空化核就会膨胀而形成空化气泡。
当液体中存在空化核,且空化核内含有蒸汽时,该液体的强度由下式计算

2-1

式中,pv为蒸气压;R0为空化核的初始半径;σ是表面张力;P0是液体的静压强。由式(2-1)可以看出,空化核的半径R0愈大,该处液体强度愈弱;反之,空化核半径R0愈小,液体强度也就愈强。含有空化核的地方就是液体强度比较薄弱的地方,也就是空化开始的地方。

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