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齐康超声波浅析影响声空化的因素有哪些?

来源: | 发布日期:2023-01-06
我们知道,声空化现象涉及到诸如液体、气泡、声场及环境等多方面条件因素,因此反映这些条件的许多有关物理参数都会影响到空化过程,如成核、空化泡振动、生长及崩溃。下面我们将简要地讨论一下这些有关物理参数是如何影响声空化的。

1.液体若干物理参数的影响
(1)粘滞系数(η)

为在液体中形成空穴、要求在声波膨胀相中产生的负压值能足以克服液体内部引力(包括环境压力),因此粘滞性大的液体中空化较难发生。实验研究数据证实了这点,如海狸油的η值是玉米油的10倍,其产生空化的声压阈值则增大了 30%。


(2)蒸汽压(Pv)

由式(8.10)可见,Pv值大将导致Tmax下降。为探讨Pv值对Pmax的影响,我们设气体的比热比γ为常数,取1.33,则由式(8.11)得Tmax~p4mpv-3,由此可知,Pv增大将导致Tmax下降。因此,液体的蒸汽压大,将使空化强度减弱。

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(3)温度

温度升高将使液体的表面张力系数σ及粘滞系数η下降,从而导致空化阚值下降,使空化易于发生;但是由于温升,Pv将增大,从而会使空化强度减弱。因此,在声化学处理中,为得到较大的空化强度,通常力求在较低温度下进行,而且选用蒸汽压较低的液体。


(4)液体中的含气
由式(8.10)与(8.11)知,气体的比热γ越大,Tmax与Pmax越高,即空化强度越高。因此,使用单原子气体(如氮、氖、氩,γ=1.66)比使用双原子气体(如γ=1. 40,氧γ=1.39)要好。
此外,严格来讲,还应考虑到气体的溶解度及其导热系数对空化的影响。溶解度大,空化泡内气体增多,会“缓冲”空化强度,而气体的导热系数大,在空化过程将会削弱空化泡内的热量积累,从而导致空化强度下降。

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