超聲波作用下毛細管液面高度研究

王盼，徐瑩輝，李文博，郭俊汐，龐博文，馬佳，楊柳，王珩

超聲波作用下毛細管液面高度研究

王盼1，徐瑩輝2，李文博3，郭俊汐3，龐博文2，馬佳3，楊柳3，王珩3

（沈陽航空航天大學 1. 航空發動機學院，2. 航空宇航學院，3. 理學院，遼寧 沈陽 110136）

浸沒在超聲波浴中的毛細管會像水泵一樣工作，將管內水提升到相當高的高度．通過毛細理論、超聲擠壓理論、超聲空化理論來解釋這一現象，通過Tracker追蹤不同規格毛細管管內液面高度，利用Matlab計算一段時間內管內液面高度平均值作為該狀態下管液面高度的有效值．實驗結果表明，在一定功率下，毛細管內液面高度與毛細管內外徑之和、毛細管末端與振動面距離、液體溫度以及毛細管傾斜角度有關．

超聲波浴；毛細管；擠壓效應；空化作用

超聲波是一種波長極短的機械波，其振蕩頻率在20 kHz以上．超聲波在介質中傳播時會引起附近質點的劇烈振動，從而使附近質點獲得能量．超聲清洗技術[1]就依靠于超聲波在介質質點處振動能力足夠高引起空化效應，使被清洗物表面的污漬被沖擊力剝離．

將一毛細管插入超聲波浴中，會觀察到管內液面上升．這是由于在超聲波浴中，超聲振動擠壓和超聲空化會產生壓強．此外，毛細現象也會使得管內液面上升．嚴子浚[2]根據靜力學原理計算了由于毛細現象使得液面上升的高度．Takeshi Hasegawa[3-5]等根據擠壓原理建立了超聲波振動面擠壓膜理論，認為毛細管內液面上升高度與毛細管內外徑之和、管末……