温度对超声清洗中空化泡动力学特性的影响

目的为了更合理地利用超声清洗中的空化效应。方法以清洗区单空化泡为研究对象,基于能量守恒原理,建立了空化泡的动力学模型。数值模拟了环境温度、声压幅值、超声频率和超声振幅对清洗区空化泡动力学特性的影响。结果当温度从0℃升高到80℃时,空化泡溃灭时间由579.36μs缩短到181.43μs。高温下空化泡的膨胀速度更快,50℃时空化泡的最大膨胀幅值为51.27,此时空化强度最大。随着声压幅值的增大,空化泡的运动由近似于稳态空化的多周期振荡转变为只经过一次膨胀压缩后溃灭,最大膨胀幅值也由此先减小,后近似于线性增大,溃灭时间先变短,后稳定在150μs左右。随着频率的增大,空化泡的最大膨胀幅值变小,溃灭时间变长,振幅的扰动作用对空化泡半径变化和溃灭时间的影响很小。结论不同温度下空化泡的动力学特性相似,声压幅值的增大和超声频率的降低均有助于提升空化效应,换能器的振动对邻近液体中空化泡的扰动作用可忽略。