Оптимизация активности кавитации в импульсно модулированном ультразвуковом поле
Автор: Дежкунов Николай Васильевич, Игнатенко Павел Васильевич, Котухов А.В.
Журнал: Техническая акустика @ejta
Статья в выпуске: т.7, 2007 года.
Бесплатный доступ
Исследовано влияние режима озвучивания на активность акустической кавитации в импульсно модулированном ультразвуковом поле. Активность кавитации оценивалась по интенсивности звуколюминесценции. Показано, что зависимости звуколюминесценции от приложенного к излучателю напряжения от длительности и периода следования импульсов ультразвука имеют вид кривой с максимумом. Такой характер полученных зависимостей обусловлен конкурирующм влиянием двух факторов, связанных с увеличением концентрации кавитационных полостей и их размеров в кавитационной области: с увеличением числа кавитационных событий (коллапсов) в единицу времени, с одной стороны, и с уменьшением эффективности концентрации энергии пузырьками при захлопывании - с другой. Установлено, что максимальная активность кавитации, достигаемая при варьировании интенсивности ультразвука в достаточно широких пределах, растёт при увеличении периода следования импульсов и при уменьшении длительности импульсов ультразвукового поля.
Ультразвук, интенсивность, акустическая кавитация, звуколюминесценция
Короткий адрес: https://sciup.org/14316261
IDR: 14316261
Optimization of the activity of cavitation generated by pulsed ultrasound
The influence of duration and period of ultrasound pulses on sonoluminescence intensity is studied. Simultaneously with the photomultiplier output the hydrodphone output placed behind the focal spot of a radiator is registered in experiments. It is shown, that the dependencies of cavitation activity on pulse duration and pulse period are of extreme character. With increase of ultrasound intensity the maximum of the sonoluminescence intensity is shifted aside greater pulse periods and smaller pulse durations. The maximal cavitation activity achieved by the variation of the intensity of ultrasound is higher for lower durations and for greater periods of ultrasound pulses. From the results received it is possible to allocate two thresholds of cavitation: the first one corresponds to occurrence of light pulses, and the second one - to step-like increase of the sonoluminescence intensity. The second threshold of cavitation is characterized by the sharp increase of the absorption of ultrasound in a cavitation zone. The reason of this increase is evidently caused by the increase in volumetric bubbles concentration in a cavitation zone.
Список литературы Оптимизация активности кавитации в импульсно модулированном ультразвуковом поле
- Журавлев А. И., Акопян В. Б. Ультразвуковое свечение. М., 1977.
- Walton A. J. and Reynolds G. T. Advances in Physics, 1984, vol. 33, pр. 595-659.
- Crum L. A. Physics Today, Sept. 1994, vol. 95, pp. 22-31.
- Leighton T. G. Acoustic Bubble. Academic press, London, 1995.
- Маргулис М. А. Звукохимические реакции и сонолюминесценция. М., 1986.
- Маргулис М. А. Успехи физических наук, 2000, т. 170, № 3, c. 263-287.
- Дежкунов Н. В., Ернетти Г., Прохоренко П. Г., Франческутто А., Чути П. Звуколюминесценция и генерирование субгармоники в кавитационной области водных растворов хлористого натрия. Инж.-физ. журнал, т. 51, № 3, 1986, с. 417-424.
- Pickworth M. J. W., Dendy P. P., Leighton T. G., Walton A. J. Studies of the cavitation effects of clinical ultrasound by sonoluminescence: 2. Thresholds of sonoluminescence from a therapeutic ultrasound beam and the effect of temperature. Phys. Med. Biol, 33, pp. 1249-1251, 1988.
- Shuangwei Wang, Ruo Feng, Xiping Mo. Study on pulse cavitation peak in an ultrasound reverberating field. Ultrasonics Sonochemistry, 1996, 3, pp. 65-68.
- Dezhkunov N. V., Francescutto A., Ciuti P., Mason T. J., Iernetti G., Kulak A. I., Enhancement of sonoluminescence emission from a multibubble cavitation zone. Ultrasonics Sonochemistry, 2000, 7, pp. 19-24.
- Dezhkunov N. V., Francescutto A., Ciuti P. Enhancement of the conversion and concentration of energy in a multibubble cavitation zone. In: Nonlinear acoustics at the beginning of 21-t century. Edited by O. Rudenko and O. Sapozhnikov, MSU, Moscow, vol. 2, 2002, pp. 919-926.
- Ciaravino V., Flynn H. G. and Miller M. W. Pulsed enhancement of acoustic cavitation: a postulated model. Ultrasound Med. Biol., vol. 7, 1981, pp. 159-166.
- Miller M. W., Miller D. L., Brayman A. A. A review of in vitro bioeffects of inertial ultrasonic cavitation from a mechanistic perspective. Ultrasound in Med. & Biol., № 9, 1996, pp. 1131-1154.
- Mitome H., Hatanaka S. Otpimization of a sonochemical reactor using a pulsing operation. Ultrasonics, vol. 40, 2002, pp. 683-687.
- Flynn H. G. and Church C. C. A mechanism for the generation of cavitation maxima by pulsed ultrasound. J. Acoust. Soc. Am., 76, 1984, pp. 505-511.
- Casadonte D., Flores M., Petrier C. Enhancing sonochemical activity in aqueous media using power modulated ultrasound: an initial study. Ultrasonics Sonochemistry, 2005, 12, pp. 147-152.
- Дежкунов Н. В. Исследование усиления звуколюминесценции при взаимодействии сильно различающихся по частоте ультразвуковых полей. Инженерно-физический журнал, 2003, т. 76, № 1, с. 120-127.
- Сиротюк М. Г. Мощные ультразвуковые поля. Под. ред. Л. Д. Розенберга. М., Наука, 1968, c. 167-220.
