超声清洗|明明是“超声”清洗,咋还在“滋滋”作响?( 二 )


纵波传播时不同区域压力示意图|图源:参考资料[2]
又因为纵波一直在传播 , 这些低压区域很快就会感受到一股高压袭来 , 于是就出现了从中部开始凹陷 , 进而穿孔使整个气泡破裂的过程 。
高压过去后又一个低压到来 , 新一轮过程开始并周期往复 。
整个过程被称为超声波的空化作用 , 人眼之所以无法观察到其中的细节 , 是因为超声波的频率实在太高 , 高压与低压交替之快 , 以至于人眼根本无法分辨 。
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尽管这个过程人眼难以捕捉 , 但是千万别小看这些气泡破裂时所产生的威力 。
由于气泡形成时内外压强差极大 , 而且在最终破裂时能量高度集中 , 所以空化作用能在小范围内产生一瞬间的极高压(几千个大气压)和极高温(几千摄氏度) 。
超声清洗|明明是“超声”清洗,咋还在“滋滋”作响?】也正是因为在液体内能产生如此极端条件 , 物品表面的污垢才能被脱落 , 从而起到清洗的作用 。
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文章开头的问题能回答了吗?
感觉说了半天一直没有直面“滋滋”声的来源这个问题 , 其实小编不是故意躲着不答 , 而是这个“滋滋”声和空化作用息息相关 。
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这个刺耳的“滋滋”声 , 其实源于空化作用产生的小气泡与机器内壁的撞击 。
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我们先前讲过 , 这些由空化作用产生的小气泡 , 可产生小范围的瞬时极高压极高温 。
而机器内壁一般都是不锈钢材质 , 强度较大 , 故发生碰撞时就会产生较为尖锐的声音 。
而且这个声音的频率又恰好在人耳可听到的频率范围内 , 所以我们就会听到这刺耳的“滋滋”声 。
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没想到一个司空见惯的超声清洗 , 居然藏有这么多有意思的知识 , 不过尽管如此 , 它还是好吵啊……
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[2]FuchsFJ.Ultrasoniccleaning,fundamentaltheoryandapplication[C]//NASACONFERENCEPUBLICATION.NASA,1995:369-369.
[3]许忠华,张洪波.超声清洗的空化作用机理[J].哈尔滨铁道科技,2009(04):3-5.
[4]BrennenCE.Cavitationandbubbledynamics[M].CambridgeUniversityPress,2014.
编辑:Eric
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来源:中科院物理所