Cyflwyniad i dechnoleg ultrasonic

Egwyddor uwchsain.

Mae uwchsain yn rhyngweithio â'r cyfrwng yn ystod lledaeniad, newidiadau mewn cyfnod ac osgled, yn newid priodweddau ffisegol, cemegol a biolegol neu gyflwr y cyfrwng, neu'n cyflymu proses y newid hwn, gan arwain at gyfres o effeithiau, fel mecaneg, thermals. , effeithiau cemegol a biolegol, ac ati. Gellir priodoli'r effeithiau hyn i'r effeithiau canlynol:

Cavitation

Mae'r swigod cavitation yn tyfu yn y rhanbarth pwysedd negyddol a ffurfiwyd gan luosiad hydredol y tonnau uwchsonig, ac maent yn ffurfio rhyngwyneb swigod.

Caiff ei gau'n gyflym yn y parth pwysedd cadarnhaol i gael ei gywasgu a'i ymestyn o dan bwysau cadarnhaol a negyddol bob yn ail.

Gellir cynhyrchu microjet cyflym (110 m / s) pan fydd y swigen cavitation yn cael ei gywasgu nes bod sglodion cyflym, a bod dwysedd y gwrthdrawiad mor uchel â 1.5 kg / m2, gan arwain at gerrynt uchel.

Mae effaith y microjet cyflym ar ochr y swigen distal yn cynhyrchu effaith morthwyl dŵr, hy ton sioc.

Mae'r don sioc yn ymledu'n radical allan, gan daro wyneb solet y sampl, gan ei adlewyrchu i'r swigen, ac mae'r swigen yn troi'n ffortiwn i ddargludo'r arwyneb solet, gan greu pwysau ar unwaith; gall y gwasgedd aruthrol enfawr hwn wneud y gronynnau solet sydd wedi'u hongian yn yr hylif neu Mae arwyneb meinwe biolegol yn destun niwed difrifol.

Yn ogystal â'r effeithiau uchod, mae effeithiau mecanyddol, thermol ac eraill:

Gweithredu mecanyddol

Yn ystod lledaeniad uwchsain, bydd y cyfrwng yn cywasgu ac yn ymestyn y cyfrwng bob yn ail, gan ffurfio newid pwysedd, a bydd y newid pwysedd yn achosi effaith fecanyddol. Mae symudiad gronynnau cyfryngol uwchsonig, er nad yw'r dadleoli a chyflymder yn fawr, ond mae'r cyflymiad gronynnau sy'n gymesur â sgwâr yr amledd dirgryniad uwchsonig yn fawr iawn, weithiau'n fwy na degau o filoedd o weithiau y cyflymiad disgyrchiant, mae cyflymiad mor fawr yn ddigon i achosi cyfrwng mecanyddol pwerus. effaith.

Effaith thermol

Os caiff y tonnau uwchsonig eu hamsugno gan y cyfrwng yn y cyfrwng, hynny yw, mae amsugno ynni. Ar yr un pryd, oherwydd dirgryniad y don ultrasonic, mae'r cyfrwng yn cynhyrchu osgiliad amledd uchel cryf, ac mae'r cyfrwng yn rhwbio yn erbyn ei gilydd i gynhyrchu gwres, sy'n cynyddu tymheredd yr hylif a'r solid. Mae uwchsain yn cynyddu'r tymheredd wrth ryngweithio â dau gyfrwng gwahanol. Mae hyn oherwydd bod yr rhwystriant nodweddiadol yn wahanol yn y rhyngwyneb, a bydd adlewyrchiad yn digwydd, gan ffurfio ton sefydlog i achosi ffrithiant cymharol rhwng moleciwlau a gwres.

Effeithiau eraill

Gall cavitation yr uwchsain achosi ocsideiddio, er enghraifft, ar ôl cyfnod byr o swyno mewn dŵr distyll i gynhyrchu hydrogen perocsid. Mae asid nitrig yn cael ei gynhyrchu ar ôl ei swyno mewn dŵr lle mae nitrogen yn cael ei ddiddymu. Mae gan uwchsain effaith lleihau hefyd ac mae'n effeithio ar ddadelfennu trydanol y metel.