Η κινητήρια δύναμη πίσω από την υπερηχητική θεραπεία σπηλαίωσης
Η έκθεση υγρού σε υπερηχογράφημα υψηλής έντασης μπορεί να προκαλέσει ακουστική σπηλαίωση. Αυτό το φαινόμενο μπορεί συνήθως να θεωρηθεί ως σύννεφο φυσαλίδων που σχηματίζεται κοντά σε μια υπερηχητική πηγή (όπως ένα υπερηχητικό κέρατο) και θεωρείται ως ένας ισχυρός ήχος. Η σπηλαίωση είναι μια κοιλότητα χαμηλής πίεσης (δηλαδή φυσαλίδα κενού ή κοιλότητα) που σχηματίζεται σε ένα υγρό, το οποίο συνεχώς αυξάνεται, ταλαντεύεται εν συντομία και στη συνέχεια ασυμετρικά βλάπτει με τεράστια ένταση.
Χημικές και φυσικές επιδράσεις της σπηλαίωσης:
Η κατάρρευση του βίαιου αφρού προκαλεί τοπική ακραία θερμοκρασία (~ 5000 βαθμοί), ρυθμό θέρμανσης /ψύξης (~ 10 δισεκατομμύρια βαθμούς /s) και πίεση (~ 1000 atm) σε σπηλαίωση, δημιουργεί ελεύθερες ρίζες και προκαλεί πολλές χημικές (χημικές) αντιδράσεις ( όπως οξειδωτικά ρύπους, αποστείρωση, πολυμερισμός, αποταμίευση, αποικοδόμηση μορίων μακράς αλυσίδας κ.λπ.). Ταυτόχρονα, το πεδίο σπηλαίωσης παράγει ροή, εξαιρετικά γρήγορη μικροζοκάτη (περίπου 500 m/sec) και τεράστιες δυνάμεις διάτμησης, προωθώντας ένα ευρύ φάσμα φυσικών (μηχανικών) επιδράσεων όπως η γαλακτωματοποίηση, ο κατακερματισμός των σωματιδίων, ο κατακερματισμός των κυττάρων, η ομογενοποίηση, Διασπορά, συσσωμάτωση και απατείας. Υπό κατάλληλες συνθήκες, η σπηλαίωση μπορεί ακόμη και να δημιουργήσει φως - ένα αποτέλεσμα γνωστό ως sonoLumincence.
Η καθαρή χημική επίδραση της υπερηχητικής σπηλαίωσης ενισχύεται σε κάποιο βαθμό με την αυξανόμενη συχνότητα, ενώ το μηχανικό αποτέλεσμα έχει ισχυρή αντίθετη εξάρτηση με την αυξανόμενη συχνότητα. Ο σχεδιασμός των βιομηχανικών υπερήχων επεξεργαστών εισάγει ισχυρές δυνάμεις διάτμησης στο επεξεργασμένο υγρό, επομένως τείνουν να λειτουργούν στο κάτω άκρο του υπερηχητικού φάσματος (~ 20 kHz).
Επεξήγηση πιθανών μηχανισμών:
Το σχηματικό διάγραμμα της δυναμικής των φυσαλίδων σπηλαίωσης παρουσιάζεται στο σχήμα, το οποίο απεικονίζει την ανάπτυξη και την ασύμμετρη κατάρρευση των κοιλοτήτων χαμηλής πίεσης, με αποτέλεσμα τη δημιουργία μικροεπίπεδων. Η ταυτόχρονη εμφάνιση της ταλάντωσης φυσαλίδων και της ανάπτυξης φυσαλίδων δεν εμφανίζεται. Καθώς η φούσκα ταλαντεύεται και επεκτείνεται, αντλεί τον περιβάλλοντα υγρό ατμό και το διαλυμένο αέριο στο εσωτερικό της φούσκας. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται "διάχυση διόρθωσης". Η πίεση στον αφρό διατηρείται σε σχετικά χαμηλό επίπεδο, γεγονός που ευνοεί την τελική του έκρηξη. Στο τελικό στάδιο της έκρηξης, η ταχύτητα του τοίχου φυσαλίδων μπορεί να υπερβεί την ταχύτητα του ήχου μέσα στο αέριο του. Αυτό δημιουργεί κύματα σοκ μέσα στη φούσκα (παρόμοια με αυτά που παράγονται όταν ένα αεροπλάνο διασχίζει ένα φραγμό ήχου), το οποίο διασπά τη φούσκα σε μικροσκοπικά θραύσματα που στη συνέχεια γίνονται το σημείο εκκίνησης για περαιτέρω γεγονότα σπηλαίωσης.
Προστατέψτε την ακοή σας:
Η κατάρρευση των φυσαλίδων σπηλαίωσης που παράγονται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας υπερήχων παράγει ισχυρό θόρυβο "Hissing" ευρείας φάσματος, με ντεσιμπέλ που υπερβαίνει τα 100 ντεσιμπέλ. Ως εκ τούτου, είναι πολύ σημαντικό να λαμβάνετε προφυλάξεις υγείας και ασφάλειας όταν χρησιμοποιείτε υπερηχητικούς επεξεργαστές υγρών.
