Сонолюминесценция

При возбуждении акустической кавитации часто наблюдаются вспышки люминесценции. В прошлом время от времени появлялись сообщения о люминесценции, сопровождающей гидродинамическую кавитацию однако в большинстве случаев они оставались неподтвержденными до 1964 г., когда Ярмен [22] зарегистрировал люминесцентное свечение кавитационного потока в трубке Вентури. Ярмен сообщал, что это свечение было примерно в 500 раз слабее, чем наблюдаемые им вспышки, которые возникали под действием звука [20]. В 1966 г. Петерсон [36а] сообщил о световом излучении при гидродинамической кавитации. Поскольку вначале рассматриваемое явление связывалось с акустической кавитацией, оно получило название сонолюминесценции. [c.180]

Зависимость сонолюминесценции от давлений, развивающихся при схлопывании, и влияние электрохимических и термических эффектов на кавитационное разрушение рассматриваются в разд. 8.14 и 8.15. [c.183]

Выше в связи с сонолюминесценцией упоминалось, а также неоднократно отмечалось другими авторами, что если схлопывающиеся каверны содержат заметное количество остаточного газа, то его температура в конце схлопывания становится очень высокой [24, 28], так как процесс схлопывания происходит столь быстро, что между содержимым каверны и окружающей жидкостью не успевает установиться теплообмен. На последних стадиях схлопывания, которые обычно протекают в течение нескольких микросекунд, пар, по-видимому, ведет себя как совершенный газ, поскольку для конденсации требуется конечное время [43, 44]. В связи с этим в прошлом часто предполагалось, что горячие газы, соприкасаясь с поверхностью металла, будут нагревать ее до точки плавления или по крайней мере до такой температуры, при которой прочность металла понизится и может произойти разрушение. Новотный [39], а также Гавранек и др. [11] при проведении экспериментов на магнитострикционных установках наблюдали микроскопические образования, которые, по их мнению, возникают в результате плавления поверхности или по крайней мере нагрева до достаточно высоких температур, при которых ее прочность существенно [c.419]

Высокие давления и температуры, возникающие внутри захлопывающегося пузырька, вызывают в пузырьке ионизацию газа и образование свободных радикалов, инициируя химические реакции, идущие обычно при высокой температуре. Нагрев газа ведет к его свечению кавитация ответственна за сонолюминесценцию — свечение кавитационной области, что также может служить для целей индикации кавитации. [c.159]

Если считать, что вся работа, затраченная на рост пузырька до Лщи, а также его сжатие до расходуется затем на образование ударной волны и пренебречь потерями звуковой энергии на сонолюминесценцию и другие явления, сопутствующие ультразвуковой кавитации, то критерием эрозионной активности является величина Г/тц, где Т — период колебаний, а — время, в течение которого накопленная энергия переходит в энергию ударной волны. [c.181]

Ниже, на рис. 40, приведены фотоснимки сонолюминесценции в глицерине (а, г, 5) и в воде (е). Как известно, в результате поглощения в ультразвуковом поле происходит интенсивное разогревание глицерина. Нока глицерин не нагрелся струя фонтана прозрачна и имеет цилиндрическую форму (рис. 40, б). Яркая сонолюминесценция наблюдается только в основании фонтана (рис. 40, а) (свечение первого типа), т. е. в фокальной области фокусирующего излучателя. После длительного пребывания глицерина в ультразвуковом поле, когда его температура начинает превышать некоторое пороговое значение, свечение скачком перемещается в струю (свечение второго типа). Область свечения при этом значительно увеличивается (рис. 40, г), поверхность струи становится шероховатой и матовой при освещении (рис. 40, в), а скорость течения жидкости в струе существенно возрастает. При дальнейшем повышении температуры начинается распыление с матовой поверхности струи ультразвукового фонтана. Переход от свечения первого тина к свечению второго типа происходит через некоторое промегкуточное неустойчивое состояние, нри котором наблюдаются кратковременные вспышки — выбросы свечения из основания фонтана в струю. С ростом температуры частота этих выбросов свечения увеличивается и затем устанавливается свечение второго тина. На рис. 40, д в результате длительной экспозиции оба типа свечения совмещены на одном фотоснимке, что позволяет судить об их относительном расположении. В воде в обычных условиях наблюдалось только свечение второго типа (рис. 40, е), сопровождавшееся интенсивным [c.375]

Для лучшей интерпретации результатов этого исследования необходимо рассматривать их совместно с результатами наблюдения сонолюминесценции. Из наблюдений сонолюминесценции вытекает, что кавитация в ультразвуковом фонтане может существовать только в двух взаимно исключающих положениях либо в фокальной области излучателя, расположенной у основания фонтана, либо в струе. Можно считать, что появление впадины на кривых в районе фокальной области излучателя обусловлено расходованием звуковой энергии на кавитацию и связанным с этим возникновением звукового ветра [44], отсекаемого звукопроницаемой пленкой, которая, по-видимому, интенсифицирует протекание кавитации вблизи нее (видны следы эрозии) и инициирует возникновение кавитации при уровнях энергии несколько ниже пороговых. С выведением пленки из области кавитации в фокальной зоне излучателя интенсивность процесса кавитации несколько уменьшается, в результате чего ноток звуковой энергии заметно возрастает (уровень 6). С образованием струи (уровень в) поток звуковой энергии Р скачком снижается [c.376]

Из наблюдений сонолюминесценции вытекает, что с появлением струи, с поверхности которой происходит распыление жидкости, кавитационная область перемещается в струю. Сравнив кривые рис. 41 со снимками, приведенными на рис. 40 и снимками фонтана на рис. 19, а, мы приходим к выводу, что местоположение нижних границ зоны свечения второго типа и области распыления струи, а также точки, с которой начинается быстрое убывание потока звуковой энергии в струе, приблизительно совпадают. На том участке струи, где нет кавитации и нет распыления (между уровнями виг), практически отсутствует также убывание потока звуковой энергии. [c.377]

Таким образом, эксперимент с сонолюминесценцией и исследование распределения потока звуковой энергии доказывают, что распыление жидкости в фонтане может протекать только при условии образования кавитационной области в самой струе, а вся акустическая энергия, вошедшая в струю фонтана, расходуется в основном в той области, где наблюдается кавитация и происходит распыление жидкости. К аналогичному заключению привели также эксперименты Гершензон и Экнадио-сянца [25] с кавитационной эрозией фольги и с химической идентификацией наличия кавитации в ультразвуковом фонтане. [c.377]

Получите кавитационное облачко в кювете, заполненной глицерином. Выключите в комнате свет и, подождав несколько минут, чтобы глаза привыкли к темноте (адаптировались на темноту), посмотрите в направлении торца вибратора. Вы заметите небольшую светящуюся область синеватого оттенка. Из опыта следует, что некоторые жидкости люминесци-руют под действием ультразвука. Обнаруженное вами явление так и называется сонолюминесценция. [c.137]

Теория этого интересного явления разработана еще далеко не полностью. Согласно одной из гипотез сжатие кавитационных пузырьков при захлопывании приводит к сильному нагреванию и свечению содержащегося в них газа. По другой гипотезе свечение газа в кавитационных пузырьках обусловлено электрическими разрядами. Одно ясно сонолюминесценция непосредственно связана с ультразвуковой кавитацией. [c.137]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...