Visualisation of standing acoustic waves by vaporous and gaseous cavitation

Abstract

При изучении звуковых волн возникает проблема: человеческому глазу они не видны. В данной работе для визуализации стоячей звуковой волны используется эффект акустической кавитации в жидкости. Акустическая кавитация – это процесс образования, роста, периодических пульсаций и последующего схлопывания газового пузырька в жидкости под воздействием периодически изменяющегося давления. Кавитационное облако состоит из газовых и паровых пузырьков. Газовые пузырьки собираются в узлах стоячей волны, а паровые в пучностях. Кавитационная картина очень неустойчива и постоянно меняется во времени, потому что паровые пузырьки, сразу после появления, схлопываются. Нашей задачей является экспериментальная визуализация стоячих акустических волн в кавитирующей жидкости для поверхностей разной геометрии, таких как плоскость, двугранный угол, трехгранный угол и сферическая поверхность.

As a rule acoustic waves are invisible. But it is possible to use acoustic cavi-tation to visualize acoustic standing waves in liquid. Acoustic cavitation is the growth and collapse of vapor bubbles due to the fast changing pressure in the field of ultrasonic wave. Cavitation structures fre-quently appear as a cavitation cloud. The cloud consists of vapour and gas bubbles. Gas bubbles congregate in nodes of standing wave and vapour bubbles in antinodes. Cavitation picture is very unstable because the vapor bubbles col-lapse and disappear after each period of pumping wave. In the course of experiments we obtained numerous photo shots of acoustic cavitation structures in vessels of different geometries.