Акустическое течение при кавитации

Разрушение поверхностных пленок в жидкости под действием ультразвука происходит в результате кавитации н акустических течений. При очистке тонкостенных деталей, а также очистке контактным методом наряду с кавитацией и акустическими течениями определенную роль играют знакопеременные напряжения, возникающие в пленке загрязнений прп колебаниях детали. Эти напряжения способствуют отслаиванию и разрушению пленки. [c.183]

IV, гл. 2, стр. 149), объем и газосодержание которых больше, чем у зародышей. Из-за наличия акустических течений, вызывающих интенсивное перемешивание, эти равновесные пузырьки выносятся наружу, к границе кавитационной области, и несколько понижают кавитационную прочность жидкости. На рис. 10 показано распределение давления внутри этой же кавитационной области [8] при различных напряжениях на концентраторе. Если при напряжении ниже порогового U = 0,7 кв) отчетливо видна дифракционная структура пятна, то выше порога кавитации вся картина смазывается и распределение давления внутри области оказывается практически равномерным. Аналогичный вид имеют кривые распределения давления внутри кавитационной области, изображенные на рис. 13 части V (стр. 187). [c.232]

Поверхностные пленки в жидкости под действием ультразвука разрушаются вследствие кавитации и акустических течений. Добавка в жидкость при определенных условиях мельчайших (размером не более 5 лек) абразивных частиц способствует ускорению разрушения твердых тел в звуковом поле [24]. В этом случае наряду с кавитацией и акустическими течениями известную роль в ускорении движения частиц может играть радиационное давление. Иногда (например, при очистке контактным методом, когда ультразвуковые колебания возбуждаются в самом очищаемом изделии) определенную роль могут играть знакопеременные напряжения, возникающие в пленке загрязнений при изгибных колебаниях детали, способствующие отслаиванию и разрушению пленки, если ее усталостная прочность незначительна. [c.171]

При удалении нерастворимых загрязнений в химически нейтральных растворах скорость очистки зависит от интенсивности ультразвуковой кавитации. При удалении растворимых загрязнений существенную роль играют акустические течения, особенно вихревые микропотоки, возникающие в пограничном слое и способствующие интенсивному поступлению свежих порций растворителя непосредственно к поверхности твердого тела. Уменьшение толщины пограничного слоя у границы с твердым телом есть главное отличие перемешивания жидкости в звуковом поле от любых методов механического перемешивания. Этим можно объяснить эффективное удаление растворимых загрязнений на высоких частотах, когда интенсивность звука может оказаться ниже пороговой, и кавитации [c.179]

При очистке деталей от загрязнений зависимость времени очистки от температуры обусловлена рядом факторов интенсивностью кавитации и акустических течений, химической активностью жидкости, свойствами загрязнений. Для каждого раствора и вида загрязнений существует оптимальная температура, не всегда совпадающая с температурой максимума интенсивности кавитации. [c.189]

Образование кавитационных пузырьков при УЗО подобно процессам газожидкостного плюмажа или инжекционной обработки расплава порошками, рассмотренным выше. Однако в отличие от них при УЗО происходит более интенсивная дегазация расплавов. Она включает зарождение кавитационных газовых пузырьков, их рост в результате направленной диффузии из расплава в полость, коалесценцию мелких пузырьков в результате развития акустических потоков и их вынос на поверхность расплава [346]. Однако определяющая роль кавитации в улучшении структуры расплава и твердого металла заключается отнюдь не в дегазации, а в эффектах самоорганизации диссипативных структур, обусловленной возникновением нелинейной динамики на границе твердая—жидкая фазы. При критических условиях она приводит к неустойчивости движения и бифуркациям, при которых рост кристаллов и затвердевание сплавов связано со сложными кооперативными процессами массо- и теплопереноса, течением жидкости, химическими реак- [c.226]

Строго говоря, возникновением кавитации называется явление, при котором кавитация впервые обнаруживается в бесконечно малой области. Условие возникновения кавитации в то же время является пределом бескавитационного течения, и ему следует уделить особое внимание. Оно легко и отчетливо определяется визуальными или акустическими методами с помощью простой измерительной аппаратуры. [c.258]

Пример возбуждения собственных пульсаций был нами дан на рис. 6.4, относящемся к динамике парового пузырька в жидком азоте. Вторым источником гармоник являются импульсы высокого давления, излучаемые при сферическом и несферическом коллапсе пузырька, дающие сплошной спектр кавитационного шума [34, 37]. Гармонические компоненты возникают вследствие того, что импульсы высокого давления возникают периодически сплошная часть спектра обусловлена разбросом моментов захлопывания пузырька в течение фазы сжатия звука. Вклад в сплошную часть спектра дает также излучение на собственных частотах пульсаций вновь образующихся пузырьков при несимметричном коллапсе. В спектре кавитационного шума обращает на себя внимание присутствие субгармонических составляющих на частотах п/р/2, п/р/3,.. . Механизм их излучения до сих пор до конца не выяснен субгармонические компоненты эффективно используются в эксперименте как индикаторы акустической кавитации. [c.157]

Возникновение акустической кавитации в среде только усугубляет сложность течения гетерогенно-диффузионных процессов в звуковых полях, привнося совершенно другие аспекты воздействия, свойственные только этому своеобразному феномену. При больших плотностях звуковой энергии подавление кавитации, по всей видимости, должно способствовать увеличению эффективности действия акустических колебаний на протекание гетерогенно-диффузионных превращений. [c.572]

При значительном возрастании интенсивности звуковых волн в их поле заметнее проявляются различные нелинейные эффекты , нарушается принцип суперпозиции и возникает взаимодействие волн, приводящее к появлению комбинационных тонов изменяется форма волны, спектр её обогащается высшими гармониками и соответственно растёт поглощение становятся заметными постоянные силы (см. Давление звукового излучения) и постоянные потоки вещества (см. Акустические течения) при достижении нек-рого порогового значения интенсивности УЗ в жидкости возникает кавитация. Для математич. описания волн большой интенсивности приближения линейной акустики уже недостаточны, в ур-ниях звукового поля необходим учёт членов высшего порядка. Критерием применимости аппарата линейной акустики и возможности пренебрежения нелинейными эффектами является для плоских волн малость акустич. Маха числа М < 1, где М vie, V — колебательная скорость частиц в волне, с — скорость её распространения. [c.10]

Др. особенность У.—возможность получения большой интенсивности даже при сравнительно небольших амплитудах колебаний, т. к. при данной амплитуде плотность потока энергии пропори, квадрату частоты, УЗ-волны большой интенсивности сопровождаются рядом нелинейных эффектов. Так, для интенсивных плоских УЗ-волн при малом поглощении среды (особенно в жидкостях, твёрдых телах) синусоидальная у излучателя волна превращается по мере её распространения в слабую периодич. ударную волну (пилообразной формы) поглощение таких волн оказывается значительно больше (т. н. нелинейное поглощение), чем волн малой амплитуды. Распространению УЗ-волн в газах и жидкостях сопутствует движение среды, т. н. акустическое течение, скорость к-рого зависит от вязкости среды, интенсивности У. и его частоты вообще говоря, она мала и составляет долго % от скорости У. К числу важных нелинейных явлений, возникающих при распространении интенсивного У. в жидкостях, относится акустич. кавито1(ия. Интенсивность, соответствующая порогу кавитации, зависит от рода жидкости и степени её чистоты, частоты звука, темп-ры и др. факторов в водопроводной воде, содержащей пузырьки воздуха, на частоте 20 кГц она составляет доли Вт/см . На частотах диапазона У. средних частот в УЗ-поле с интенсивностью начиная с неск. Вт/см могут возникнуть фонтанирование жидкости и распыление её с образованием весьма мелкодисперсного тумана. Акустич, кавитация широко применяется в технол. процессах при этом пользуются У. низких частот. [c.215]

Из уравнения (121) следует, что при 73°С наблюдается максимум скорости ультразвука в воде, наличие которого можно объяснить зависимостью структуры воды от температуры. По другим данным [ 296, с. 390], максимум скорости ультразвука в воде, или иначе максимум сжимаемости воды, наблюдается при 63,5°С. Аналогичные максимумы скорости ультразвука наблюдаются и в растворах Na 2SO4, причем температура максимума скорости монотонно убывает с ростом концентрации соли. Влияние ионов на скорость ультразвука в водных растворах можно объяснить изменением структуры растворителя (воды) под действием электростатических полей ионов (электрострикция). При прохождении ультразвуковых волн в жидкой фазе наблюдаются следующие явления, оказывающие то или иное влияние на кинетику процессов цементации акустические течения, пандеромоторное (механическое) действие на частицы (твердые, газообразные) и кавитация. [c.85]

Проблема взаимодействия звука со звуком и вообще проблема распространения нелинейных волн, интерес к которой за последнее время бурно растет в связи с тем, что мощности как 5 Льтразвуковых, так и когерентных электромагнитных волн в настоящее время уже достигли тех уровней, при которых линейное приближение во многих случаях не дает удовлетворительных результатов, является одной из основных в нелинейной акустике. Она весьма обширна, включает в себя ряд вопросов (искажение и взаимодействие волн, особенности распространения пилообразных волн нелинейное поглощение и т. д. ), и ей отведено значительное место в предлагаемой вниманию читателей книге. Однако этим не исчерпывается круг вопросов, который должен рассматриваться в нелинейной акустике. В первую очередь это относится к эффектам, вызываемым мощными звуковыми волнами, которые могли бы быть названы вторичными. Из вторичных эффектов в книге основное внимание уделяется акустическим течениям — постоянным вихревым потокам, возникающим в звуковых полях, и звуковой кавитации — образованию в жидкостях полостей под действием отрицательного давления волны. Эти вторичные явления ответственны за ряд эффектов, наблюдающихся в поле мощных звуковых волн часть из этих эффектов играет существенную роль в области технологического использования мощных ультразвуковых волн. [c.11]

Затухание звука, как известно, может быть вызвано разными причинами. В чистых жидкостях основной причиной затухания являются потери за счет сдвиговой и объемной вязкости, а при больших интенсивностях — также рассеяние на дегазационных пузырьках, потери, связанные с возникновением кавитации, и т. д. В газах существенную роль помимо вязкости играет теплопроводность. Поскольку скорость акустического течения намного меньше скорости звука, эккартовское акустическое течение можно рассматривать ьак течение несжимаемой жидкости под действием градиента радиационного давления, вызванного затуханием в результате действия всех причин, в то время как торможение акустического потока обусловлено только сдвиговой вязкостью. Поэтому скорость потока определяется отношением всех диссшхатив-ных коэффициентов к сдвиговой вязкости [32]. Экспериментально ото, пожалуй, наиболее убедительно было показано по измерениям течений в аргоне [33], где объемная вязкость, как известно, равна нулю, а поглощение обусловлено только сдвиговой вязкостью и теплопроводностью. [c.233]

Воздействие УЗ на кинетику электрохимич. процессов при малых интенсивностях обусловлено гл. обр. возникновением в электролите акустических течений, к-рые, вызывая перемешивание электролита, способствуют выравниванию концентрации ионов и дегазации электролита в при-катодпом слое. При увеличении интенсивности УЗ и возникновении кавитации эффективность УЗ-вого воздействия на электрохимич. процессы возрастает. Находяпдиеся в порах и треш,инах катода зародыши газовой фазы усиленно растут и покидают электролит, т. е. усиливается дегазация происходит очистка поверхности катода, к-рая приводит к увеличению его активной поверхности почти в 3 раза резко усиливаются микромасштабные акустич. течения, а с ними и процессы перемешивания. Всё это способствует интенсификации процесса электроосаждения ускоряется растворение металла анода, ослабляется истончение электролита вблизи катода (даже при плотностях тока до 7—8 А/дм ). Под действием УЗ снижается потенциал выделения водорода (см. табл.), и, следовательно, процесс дегазации электролита идёт при меньших напряжениях. В результате действия этих факторов заметно увеличивается выход металла по току [c.64]

Индикаторы ультразвука. И. у. в газах и жидкостях могут служить различные вторичные эффекты, возникающие при относительно больших интенсивностях, напр, достаточно легко наблюдаемые акустические течения, эффект дегазации жидкости, появление на поверхности жидкости ряби, переходящей при дальнейшем увеличении интенсивности в фонтанирование (см. Распыление), наконец, кавитация с её разнообразными проявлениями в виде появления массы пульсирующих пузырьков, возникновения кавитационного шума, звуколюминесцен-ции, эффектов очистки и кавитационной эрозии (эрозия помещённой в УЗ-вую ванну металлич. фольги позволяет судить о распределении акустич. поля). При значительной интенсивности индикация УЗ может быть [c.271]

Для интенсификации различных стадий Ф. перспективным является использование УЗ высокой интенсивности, когда имеют место акустические течения, кавитация и кавитационная эрозия. Так, предварительное озвучивание воды перед Ф. приводит к существенному изменению её физи-ко-химич. свойств повышению окислительной способности и к структурным изменениям, влияющим на смачиваемость поверхности минералов. Применение УЗ при нормальном статич. давлении приводит к дегазации воды, а прп избыточном — к обратному процессу — газонасыщению, что позволяет поддерживать необходимую концентрацию воздушных пузырьков. РТспользованпе при Ф. предварительного озвучивания воды повышает извлечение минералов в концентрат, сокращает время Ф. и расход реагентов. [c.366]

Методы В. 3. п. можно разбить на три группы 1) методы, использующие основные, линейные хар-ки звук, поля — звуковое давление, колебательные смещения частиц, перем. плотность среды 2) методы, основанные на квадратичных эффектах — на деформации водной поверхности под действием попдеромоторпых сил акустич. поля, акустических течениях, эффекте диска Рэлея, 3) методы, использующие вторичные эффекты, возникающие при распространении звук, волн достаточной интенсивности в жидкости тепловые эффекты, ускорение процессов диффузии, воздействие УЗ на фотослой, дегазация жидкости, акустич. кавитация. [c.76]

Примером нёнакапливающиХся нелинейных эффектов может служить давление звукового излучения, обусловленное передачей импульса от волны к препятствию. Другой пример — акустические течения. Своеобразным нелинейным эффектом в акустич. поле, возникающем при распространении звука в жидкости, явл. кавитация, к-рая также сопровождается перераспределением энергии по спектру акустич. волны. [c.458]

Наложение на струйные течения кавитации, газогидродинамических пульсаций, акустических, электрических и магнитных полей открывает дополнительные возможности дальнейшей интенсификации технологических процессов, например, в 5-6 раз повышается производство гексабромбензола в реакторе при вводе в последний паров бензола в импульсном режиме, скорость процесса окисления щавелевой кислоты при температуре 293 К в кавитационном реакторе протекает в зависимости от режимов кавитации в 30-200 раз быстрее процесса ее окисления в аппарате традиционной конструкции с лопастной мешалкой, в 3-5 раз быстрее протекает процесс получения бензилового спирта омылением хлористого бензина в электромагнитном поле высокой частоты, чем в реакторе с механической мешалкой. [c.6]

ПОЛОСТЬ, пе содержащая газа, легко может захлопнуться, и тогда центр прекратит свое существование. Хорошими стабилизаторами центров кипенияявляютсятрещины, конические впадины на стенке, особенно, если эти дефекты плохо смачиваются жидкостью [153—156] ). Вестуотер [158] наблюдал в микроскоп кипение воды на поверхности меди. Некоторые трещины размером около 10 лк непрерывно выделяли пузырьки в течение недели. Объемное кипение может инициироваться маленькими твердыми частицами с поверхностными дефектами и адсорбированным газом. Центры такого происхождения проявляются при акустической кавитации в жидкостях. [c.170]

Мощное звуковое поле в жидкости порождает маленькие паро газовые пузырьки, которые под действием этого поля могут расти захлопываться и вызывать такие эффекты, как химические реакции, эрозия, звуколюминесценция и излучение звука (шума) в широкой полосе частот. Эти эффекты характеризуют физическое явление, называемое акустической кавитацией. Гидродинамическая кавитация, или образование и захлопывание парогазовых пузырьков (полостей), или образование разрывов в жидкости в местах локального понижения давления при обтекании тел, течений в трубах, в кильватерной струе и т. д., отличается только способом возбуждения и имеет много общего с явлением акустической кавитации. [c.138]

Возникновение кавитации при ультразвуковой обработке я потери акустической мощности на ее развитие приводят к появлению в жидком металле интенсивных течений, которые меняют обычное для спокойных условий лктья направление движения горячего металла от поверхности ванны к фронту. При этом происходит видимое спрямление поверхности кристаллизации и некоторое увеличение объема лунки. Перегрев под действием ультразвуковой обработки фиксируется даже на расстоянии 1—2 мм от поверхности кристаллизации (рис. 16). [c.467]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...