Книга название: Основы физики и техники ультразвука
Автор: Б.А. Агранат
Год печати: 1987
Кол-во страниц: 352
Предметом физики и техники ультразвука является изучение действия колебаний конечной амплитуды на жидкости, газы и твердые тела, а также разработка принципов ультразвуковой технологии. Наука об основах физики и техники ультразвука в последние годы выделилась в отдельную область акустики. Некоторые ее разделы, как-то: молекулярная акустика, ультразвуковая дефектоскопия и квантовая акустика, - имеющие дело с ультразвуковыми колебаниями малой амплитуды, обычно рассматриваются отдельно. По своей природе ультразвуковые упругие колебания и волны частотой свыше 16 кГц не отличаются от упругих колебаний слышимого диапазона частот и инфразвука, частота которого ниже 10 Гц. Распространение ультразвука подчиняется общим закономерностям, характеризующим акустические или звуковые волны, причем в жидкостях распространяются только продольные волны, а в твердых телах - продольные и сдвиговые.
Скорость распространения ультразвука в материальной среде определяется такими ее характеристиками, как упругость и плотность. Однако при повышении некоторого предельного для данной среды значения интенсивности ультразвука и переходе от распространения колебаний малой амплитуды к колебаниям конечной амплитуды в поле ультразвуковых колебаний все большую роль начинают играть нелинейные эффекты. Нарушение принципа суперпозиции волнового процесса приводит к возникновению новых физических явлений - давлению излучения, акустическим потокам и важнейшему проявлению действия мощного ультразвука на жидкость - акустической кавитации. При кавитации в жидкости возникают и растут парогазовые пузырьки, которые нелинейно пульсируют и схлопываются с образованием ударных волн и кумулятивных струй. Распространение мощного ультразвука конечной амплитуды в жидкости с развитием кавитационных явлений сопровождается протеканием ряда физико-химических процессов, которые имеют большое практическое значение,- дегазации, эмульгирования, коагуляции, диспергирования и др.
Одной из главных задач физики и техники ультразвука является изучение особенностей действия колебаний конечной амплитуды на жидкость и границу раздела жидкость - газ и жидкость - твердое тело. Закономерности действия ультразвуковой обработки на межфазную поверхность в режиме развитой кавитации составляет основу большинства технологических процессов с применением ультразвука. Современное состояние физики и техники ультразвука было подготовлено фундаментальными исследованиями в области теоретической физики (Мандельштам, Френкель, Ландау и др.). физической акустики (Рэлей, Ланжевен, Андреев, Бреховских, Исакович и др.), прикладной акустики (Джоуль, Кюри, Вуд, Польман и др.), а также физики и техники ультразвука (Розенберг, Михайлов, Полоцкий, Кикучи, Неппайрас, Флин, Кнэпп и др.).
Особенно интенсивное развитие ультразвуковая техника получила в послевоенные годы, когда были выяснены многие из фундаментальных положений теории акустической кавитации и в связи с этим значительно расширилась сфера применения ультразвука в машиностроении, металлургии и других отраслях промышленности. В развитие ультразвуковой техники и технологии выдающийся вклад внесли советские ученые. Использование в ультразвуковой технологии мощных звуковых полей представляет весьма трудную задачу, так как даже приближенный расчет можно осуществить только базируясь на теории нелинейной акустики. Следует отметить, что основным интенсифицирующим или инициирующим действием обладает не само распространение упругой волны деформаций или смещений, а возникающие при этом вторичные эффекты: акустические течения, радиационное давление, звукокапиллярный эффект, кавитация, ударные волны и т. д., обусловливающие воздействие ультразвука практически на все известные технологические процессы.
Скачать бесплатно книгу Основы физики и техники ультразвука
Основы физики и техники ультразвука
Комментарии
