Kollapsende bobler viser, at ny ejecta-produktionsmekanisme kan forekomme under forhold med flere stød

Et hold videnskabsmænd har opdaget en ny mekanisme til produktion af ejecta under kollapset af en kavitationsboble. Denne opdagelse udfordrer den nuværende forståelse af ejecta-produktion og kan få konsekvenser for en lang række applikationer, herunder undervandsrensning, medicinsk billeddannelse og energiproduktion.

Når en kavitationsboble kollapser, strømmer den omgivende væske ind for at udfylde tomrummet. Dette hurtige kollaps kan generere en kraftig chokbølge, der kan forplante sig gennem væsken. Hvis der er en fast overflade i nærheden af ​​boblen, kan chokbølgen interagere med overfladen og producere ejecta - små partikler, der udstødes fra overfladen.

Den traditionelle opfattelse er, at ejecta-produktion er forårsaget af interaktionen mellem en enkelt stødbølge og den faste overflade. Den nye undersøgelse viser dog, at ejecta også kan frembringes ved interaktion af flere chokbølger.

"Dette er første gang, at multiple-chok ejecta-produktion er blevet observeret," sagde Dr. Christopher Ohl, en af ​​forfatterne til undersøgelsen. "Denne opdagelse udfordrer den nuværende forståelse af ejecta-produktion og kan få konsekvenser for en lang række applikationer."

Forskerholdet brugte et højhastighedskamera til at registrere sammenbruddet af kavitationsbobler nær en fast overflade. Billederne viste, at boblens kollaps genererede flere chokbølger, der interagerede med overfladen for at producere ejecta.

"Danningen af ​​flere chokbølger er et resultat af det høje tryk og temperaturen inde i den kollapsende boble," sagde Dr. Ohl. "Disse forhold får væsken til at fordampe, hvilket igen genererer yderligere chokbølger."

Den nye opdagelse har implikationer for en lang række applikationer, der bruger kavitationsbobler, herunder undervandsrensning, medicinsk billeddannelse og energiproduktion. For eksempel ved undervandsrensning kan sammenbrud af kavitationsbobler bruges til at fjerne snavs og snavs fra overflader. Den nye forståelse af ejecta-produktion kan føre til udviklingen af ​​mere effektive og effektive undervandsrensningssystemer.

Ved medicinsk billeddannelse bruges kavitationsbobler til at generere ultralydsbølger, der kan bruges til at afbilde kroppens indre. Den nye forståelse af ejecta-produktion kan føre til udviklingen af ​​nye billeddannelsesteknikker, der er mere følsomme og har højere opløsning.

Ved energiproduktion bruges kavitationsbobler til at skabe et højtryksmiljø, der kan bruges til at omdanne mekanisk energi til elektrisk energi. Den nye forståelse af ejecta-produktion kan føre til udviklingen af ​​mere effektive og kraftfulde energiproduktionssystemer.

"Opdagelsen af ​​multi-shock ejecta produktion er et betydeligt fremskridt i vores forståelse af fysikken af ​​kavitationsbobler," sagde Dr. Ohl. "Denne opdagelse kan have konsekvenser for en lang række applikationer, der bruger kavitationsbobler."