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Comportamiento No Lineal de la Propagación de Ultrasonido de Alta Intensidad en un Fluido Ideal

Autores: Kewalramani, Jitendra A.; Zou, Zhenting; Marsh, Richard W.; Bukiet, Bruce G.; Meegoda, Jay N.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2020

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Acceso abierto

Artículo científico
2020

Comportamiento No Lineal de la Propagación de Ultrasonido de Alta Intensidad en un Fluido Ideal


Categoría

Artes

Subcategoría

Música

Palabras clave

Ultrasonido intenso
No linealidad
Onda de choque
Distorsión de la forma de onda
Ondas de alta intensidad
Formación de choques

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 32

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
En este artículo, se estudia la no linealidad asociada con ultrasonido intenso utilizando el movimiento unidimensional de una onda de choque no lineal en un fluido ideal. En acústica no lineal, la velocidad de la onda de diferentes segmentos de una forma de onda es diferente, lo que causa distorsión en la forma de onda y puede resultar en la formación de un choque (discontinuidad). La presión acústica de ondas de alta intensidad hace que las partículas en el fluido ideal vibren hacia adelante y hacia atrás, y esta perturbación es de magnitud relativamente grande debido a las altas intensidades, lo que conduce a la no linealidad en la forma de onda. En esta investigación, esta vibración del fluido debido a la intensa onda ultrasónica se modela como un fluido empujado por un ciclo completo de pistón. En un ciclo de pistón, a medida que avanza, causa que las partículas del fluido se compriman, lo que puede llevar a la formación de un choque (discontinuidad). Luego, cuando el pistón se retrae, se genera una rarefacción en movimiento hacia adelante, una zona de abanico suave de presión, densidad y velocidad en continuo cambio. Cuando el pistón se detiene al final del ciclo, otro choque se envía hacia adelante en el medio. La variación en la velocidad de la onda a lo largo de toda la forma de onda se calcula resolviendo un problema de Riemann. Este estudio examinó la interacción de choques con una rarefacción. El campo de flujo resultante de estas interacciones muestra que las ondas de choque se atenúan a una onda de Mach, y la distribución de presión dentro del campo de flujo muestra que la onda inicial se disipa. La teoría desarrollada se aplica a ondas generadas por transductores de 20 KHz, 500 KHz y 2 MHz con niveles de potencia de 50, 150, 500 y 1500 W para explorar el efecto de la frecuencia y la potencia en la generación y decaimiento de ondas de choque. Este trabajo mejora la comprensión de las interacciones de ondas ultrasónicas de alta intensidad con fluidos.

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