Физическая энциклопедия - кавитация акустическая

При излучении в жидкость интенсивной звук. волны с амплитудой звукового давления, превосходящей нек-рую пороговую величину, во время полупериодов разрежения возникают кавитац.

пузырьки на т. н. кавитац. зародышах, к-рыми чаще всего явл. газовые включения, содержащиеся в жидкости и на колеблющейся поверхности акустич. излучателя. Поэтому кавитац. порог повышается по мере снижения содержания газа в жидкости, при увеличении гидростатич. давления, после обжатия жидкости высоким (=103 кгс/см2=108 Па) гидростатич.

давлением и при охлаждении жидкости, а кроме того, при увеличении частоты звука и при сокращении продолжительности озвучивания. Порог для бегущей волны выше, чем для стоячей. Пузырьки захлопываются во время полупериодов сжатия, создавая кратковременные (длительностью =10-6 с) импульсы давления (до 108 Па и более), способные разрушить даже весьма прочные материалы.

Такое разрушение наблюдается на поверхности мощных акустич. излучателей, работающих в жидкости. Давление при захлопывании кавитац. пузырьков повышается при снижении частоты звука и при повышении гидростатич. давления; оно выше в жидкостях с малым давлением насыщ. пара. Захлопывание пузырьков сопровождается адиабатич.

нагревом газа в пузырьках до темп-ры =104В°С, чем, по-видимому, и вызывается свечение пузырьков при К. (т. н. звуколюминесценция). К. сопровождается ионизацией газа в пузырьках. Кавитац. пузырьки группируются, образуя кавитац. область сложной и изменчивой формы. Интенсивность К. удобно оценивать по разрушению тонкой алюминиевой фольги, в к-рой кавитирующие пузырьки пробивают отверстия.

По кол-ву и расположению этих отверстий, возникающих за определ. время, можно судить об интенсивности К. и конфигурации кавитац. области. Если жидкость насыщена газом, то газ диффундирует в пузырьки и полного захлопывания их не происходит. Всплывая, такие пузырьки уносят газ и уменьшают содержание его в жидкости. Интенсивные колебания под действием звук. волны газонаполненных пузырьков как в свободной жидкости, так и вблизи поверхности тв. тел создают микропотоки жидкости. К. оказывает вредное воздействие на работу подводных излучателей, ограничивая возможность дальнейшего повышения интенсивности звука, излучаемого в жидкость. Акустич. К. и связанные с ней физ. явления вызывают, напр., разрушение и диспергирование тв. тел, эмульгирование жидкостей, и поэтому применяется для очистки поверхностей деталей. Эти эффекты обязаны своим происхождением ударам при захлопывании пузырьков и микропотокам вблизи них. Другие эффекты (напр., инициирование и ускорение хим. реакций) связаны с ионизацией газа в пузырьках. Благодаря этому акустич. К. всё шире используется в технол. процессах. Акустич. К. используется в биологии. Импульсы давления, возникающие в кавитац. пузырьках, обусловливают мгновенные разрывы микроорганизмов и простейших, находящихся в водной среде, подвергаемой действию УЗ.

К. используют для выделения из животных и растит. клеток ферментов, гормонов и др. биологически активных в-в. .