Увод у ултразвучну кавитацију

Ултразвучна кавитација се односи на динамички процес раста и колапса кавитационих мехурића микро гасног језгра који постоје у течностима, који вибрирају под дејством звучних таласа и настају када звучни притисак достигне одређену вредност. Након три корака формирања кавитационог мехурића, раста и озбиљног колапса.
Када се посуда напуњена течношћу убаци у ултразвучни чистач, на десетине хиљада сићушних мехурића, познатих као мехурићи кавитације, настају услед вибрације течности. Ови мехурићи расту у зони негативног притиска формираној уздужним ширењем ултразвука, и брзо се затварају у зони позитивног притиска, чиме се компресују и растежу под наизменичним позитивним и негативним притисцима. У тренутку када се мехур стисне док се не сруши, ствара се огроман тренутни притисак, који обично достиже десетине до стотине мегапаскала.
Суслицк ет ал. измерио је да кавитација може повећати температуру реакционе зоне у гасној фази на око 5200 К, ефективну температуру реакционе зоне течне фазе на око 1900 К, а локални притисак на око 5,5О5 × 10 кПа, уз промену температуре брзина до 10. К/с, праћена снажним ударним таласима и микро млазовима са брзинама до 400 км/х. Овај огромни тренутни притисак може изазвати брзо оштећење чврсте површине суспендоване у течности.
Ултразвучна кавитација се обично дели на два типа: кавитација у стабилном стању и пролазна кавитација:
Кавитација у стабилном стању се односи на кавитационе мехуриће који се стварају при ниском интензитету звука (обично мање од 10 в/цм), чија величина осцилира близу своје равнотежне величине, стварајући циклусе од неколико циклуса. Када се прошири да би његова резонантна фреквенција била једнака фреквенцији звучних таласа, долази до високоенергетске спреге између звучног поља и мехурића, што доводи до значајне кавитације.
Пролазна кавитација се односи на кавитационе мехуриће са краћим животним веком (углавном се јављају у оквиру једног циклуса звучног таласа) који настају под дејством великог интензитета звука (обично већег од 1 В/цм).

笔记