Хмелёв В.Н., Хмелёв С.С., Голых Р.Н., Боброва Г.А., Красуля О.Н., Богуш В.И., Sambandam A. «Экспериментальное определение условий ультразвукового воздействия для обеспечения максимальной интенсивности кавитации в среде» Южно-Сибирский научный вестник, № 4, с. 50-55 (2015)

Представлены результаты исследований, направленные на определение интенсивности кавитации в жидкой среде в зависимости от условий ультразвукового воздействия. Для определения интенсивности кавитации предложен и разработан экспериментальный стенд, предназначенный для измерения среднеквадратичного значения высокочастотной (ВЧ) составляющей (более 200 кГц) акустического давления в жидкой среде. Предложенный стенд включает в себя первичный пьезопреобразователь, RC-фильтр высокочастотного шума и среднеквадратичный милливольтметр. Проведённые измерения позволили установить сосредоточенность кавитационной зоны вблизи поверхности излучателя при отсутствии отражающих границ. Это вызвано высоких поглощением колебаний в кавитирующей среде, которое переходит большей частью в нагрев жидкости. Однако было также установлено, что наличие отражающих границ приводит к увеличению объёма зоны развитой кавитации. При этом существует оптимальное расстояние между излучающей поверхностью и отражающей границей, при котором объём зоны развитой кавитации максимален. Для определения оптимального расстояния был предложен и теоретически обоснован критерий, согласно которому объём зоны развитой кавитации максимален тогда и только тогда, когда интенсивность кавитации (среднеквадратичное значение звукового давления) достигает фиксированного значения, зависящего лишь от амплитуды первичного звукового давления, создаваемого излучателем, и порогового среднеквадратичного значения ВЧ составляющей звукового давления, при котором реализуется режим развитой кавитации. Проведённые измерения с использованием данного критерия позволили установить значения оптимального расстояния при различных вязкостях жидкости. Выявлено, что с ростом вязкости оптимальное расстояние уменьшается, что обусловлено уменьшением объёма зоны развитой кавитации (без отражающих границ) из-за возрастания пороговой интенсивности, необходимой для возникновения развитой кавитации. Представленные результаты служат основой для проектирования технологических объёмов для кавитационной обработки высоковязких сред и позволяют выбрать оптимальное положение отражающих элементов для максимизации эффективности обработки.