3.3. Способы создания кавитации
Существует несколько способов создания кавитационного поля:
1. Акустическая кавитация возникает при распространении в жидкости акустических волн, при этом пузырьки пульсируют синфазно с полем. Этот тип кавитации наиболее широко используется в промышленности и в научных исследованиях.
2. Гидродинамическая кавитация возникает в потоке жидкости при обтекании препятствия, при высокой скорости твердых тел в жидкости и т.д. Проявления гидродинамической кавитации, как правило, нежелательны (например, она является основной причиной разрушения гребных винтов). В то же время в химической промышленности она используется, когда кавитацию необходимо создавать в большом объеме жидкости (
~ несколько м3), поскольку ультразвуковые генераторы пока не обеспечивают мощных кавитационных полей в таких объемах.3. В научных исследованиях также рассматривают динамику кавитационного пузырька, созданного с помощью мощного сфокусированного лазерного импульса.
4. В последние годы был обнаружен новый эффект – колебания одиночного кавитационного пузырька (
single bubble sonoluminescence) в стоячей звуковой волне в однопузырьковой камере.При гидродинамической и лазерной кавитации пузырьки могут достигать размера нескольких см. При ультразвуковых частотах (
f > 15 кГц) пузырьки имеют максимальные размеры Rm ~ 0.3 – 150 мкм и определяются в основном частотой ультразвукового поля (Rm ~ 1/f). Только в последние годы был разработан способ создания низкочастотной кавитации (f ~ 10 – 200 Гц); при этом колеблющийся пузырек имеет диаметр ~ 1-2 см.Кавитационную природу имеют также многие эффекты, далекие на первый взгляд от первоначального понятия кавитации:
электрический пробой в жидкости,
взрыв металлической нити в жидкости при пропускании электрического тока, образование и движение пузырьков в смазывающей жидкости между трущимися поверхностями,
детонация ряда взрывчатых веществ при ударе,
возникновение пузырьков при прохождении частиц высоких энергий через жидкость,
создание кавитации при фокусировании ударных волн в жидкости,
а также ряд других.