Ультразвуковой механический эффект

Введение

Ультразвуковой механический эффект означает общее название различных механических эффектов, которые возникают в результате взаимодействия ультразвуковых волн со средой при их распространении в ней. Конкретно, когда ультразвуковые волны распространяются в среде, они вызывают колебания частиц в среде, и эти колебания создают механические эффекты, такие как смещение, деформация, ускорение и т.д.

Ультразвуковая энергия, действующая на среду, вызывает незначительные высокоскоростные колебания частиц, что приводит к изменениям механических величин, таких как скорость, ускорение, звуковое давление и интенсивность звука, тем самым вызывая механические эффекты. Ультразвуковые волны являются формой распространения механической энергии, связанной с волновым процессом, который создает линейные вибрационные эффекты. При распространении ультразвуковых волн в среде, хотя амплитуда смещения частиц очень мала, ускорение частиц, вызванное ультразвуком, очень велико.

Если ультразвуковые волны частотой 20 кГц и интенсивностью 1 Вт/см² распространяются в воде, то генерируемая амплитуда звукового давления составляет 173 кПа. Это означает, что амплитуда звукового давления должна меняться между +173 кПа и -173 кПа 20 000 раз в секунду, а максимальное ускорение частиц достигает 1440 км/с², что примерно в 1500 раз превышает ускорение свободного падения. Такое интенсивное и быстро меняющееся механическое движение является механическим эффектом мощного ультразвука.

Когда ультразвуковая среда не является однородной слоистой средой (например, биологические ткани, человеческое тело и т.д.), различные акустические импедансы каждого слоя среды вызывают отражение распространяющейся звуковой волны и формируют стоячую волну. Антиузлы и узлы стоячей волны вызывают изменения давления, растяжения и ускорения. Из-за различных масс частиц среды (например, биологических молекул) скорость колебаний, вызванная изменением давления, различна, и изменение давления, вызванное относительным движением между частицами среды, является еще одной причиной ультразвукового механического эффекта. Механический эффект ультразвука используется для обработки (вырубки, резки, уплотнения, поверхностного упрочнения, сварки, очистки, полировки и удаления нежелательных пленок и загрязнений и т.д.) и также применяется для ускорения других процессов, таких как диспергирование, гомогенизация, эмульгирование, измельчение, стерилизация и т.д.

На основе принципа

Принцип ультразвукового механического воздействия в основном основан на кавитационном эффекте, механическом колебательном эффекте и тепловом эффекте, возникающих при распространении ультразвука в среде. Кавитационный эффект означает, что в жидкости отрицательное давление, вызванное ультразвуком, приводит к образованию пузырьков газа или пара в жидкости. Эти пузырьки быстро расширяются и лопаются под действием ультразвука, создавая сильную ударную силу. Механический колебательный эффект означает, что при распространении ультразвука в среде частицы в среде колеблются. Эти колебания создают сдвиговую и сжимающую силы, тем самым изменяя физические свойства среды. Тепловой эффект означает, что при распространении ультразвука в среде из-за колебаний и трения частиц в среде выделяется тепло, что приводит к повышению температуры среды.

Сферы применения

1. Механическое перемешивание

Высокочастотные колебания и радиационное давление ультразвука могут создавать эффективное перемешивание и поток в газе и жидкости. Сильная струя и локальное микроциркуляция, вызванные колебанием пузырьков кавитации на твердой поверхности, могут значительно снизить поверхностное натяжение и трение жидкости, а также разрушить пограничный слой на границе твердое-жидкость, тем самым достигая эффекта, который невозможно получить при обычном низкочастотном механическом перемешивании. Этот эффект является физической основой для применения проникновения лекарств, введения косметики в кожу, ультразвуковой дегазации, смешивания и рафинирования пищевых продуктов и косметики.

2. Взаимное диффузионное проникновение

Используя давление и высокую температуру воздействия ультразвуковой вибрации и кавитации, взаимное проникновение молекул между двумя жидкостями, двумя твердыми веществами или жидкостью-твердым или жидким газом интерфейсов способствует формированию новых свойств Ультразвуковое сварка металлов или пластмасс, ультразвуковая эмульгация, очистка и атомизация могут быть классифицированы как такие эффекты.

3. Посмотрите. Гомогенизация

Местная ударная волна, возникающая после закрытия кавитационного пузыря, может раздавливать частицы в жидкости и делать их мелкими; делать кристаллы равномерными; рассеивать большие и неравномерные капли эмульсии в крошечные равномерные лекарства (та

4. Немедленно. Коагуляция

Ультразвуковые колебания могут заставить подвешенные частицы в газовых и жидких средах двигаться с разными скоростями, увеличивая вероятность столкновения; или использовать стоячие волны для их перемещения к антинодам, где происходит процесс коагуляции. Сбор пыли из дымовых газов и искусственные осадки могут относиться к этой категории.

5. Механическая резка

Благодаря большой ускоренной силе ультразвуковых колебаний и акустической эрозии кавитации, твердые и хрупкие материалы (драгоценные камни, керамика, стекло, магнитная сталь и т.д.) могут быть обработаны с особой точностью.

6. Дробление

Используя интенсивные ультразвуковые импульсы, можно дробить почечные и желчные камни в человеческом теле без повреждения мягких тканей.

Boten — один из ведущих брендов, производящих оборудование для тестирования систем Common Rail. Компания всегда предлагает качественную продукцию и высокий уровень обслуживания. Мы предоставляем широкий ассортимент инструментов, таких как стенды для дизельных форсунок, манометры и стенды для тестирования форсунок системы Common Rail. Все наше оборудование оснащено передовыми технологиями, что позволяет обеспечить вам высокоточные и надежные решения для любых испытаний. С Boten вы можете быть уверены, что получите лучшие инструменты для выполнения вашей работы.

Ультразвуковые механические эффекты широко применяются в медицине, промышленности, сельском хозяйстве и других областях. В медицинской сфере ультразвуковые механические эффекты можно использовать для диагностики и лечения заболеваний, таких как ультразвуковая литотрипсия, ультразвуковая очистка ран и т.д. В промышленной области ультразвуковые механические эффекты могут применяться в процессах очистки, сварки, резки и других операций. В сельскохозяйственной области ультразвуковые механические эффекты можно использовать для стимуляции роста растений и увеличения урожайности культур.

Кроме того, механическое действие ультразвука также может размягчать ткани, усиливать проникновение, улучшать метаболизм, способствовать кровообращению, стимулировать нервную систему и функции клеток и т.д., поэтому оно имеет уникальное терапевтическое значение. Например, в медицинской ультразвуковой терапии механическое действие ультразвука может способствовать проникновению и диффузии лекарств, повышая их эффективность; одновременно оно также может стимулировать проницаемость клеточных мембран, способствуя метаболизму и регенерации клеток.

Короче говоря, ультразвуковое механическое действие — это общий термин для механического эффекта, возникающего при распространении ультразвука в среде. Оно имеет широкую область применения и уникальное терапевтическое значение во многих областях.