On the Destructive Action of Cavitation

Kornfeld, Marcel; Suvorov, L. Ya.

doi:10.1063/1.1707461

Cited by 342 publications

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125

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“…Une de ces divergences, rapportée par FLYNN, [32] porte sur la position dès bulles, celles-ci peuvent se trouver au sein du liquide, ou bien être fixées sur la surface qui s'érode. Dans le premier cas, l'érosion peut être provoquée par l'onde de choc se propageant après l'implosion de la bulle ou par jet de liquide de grande vitesse penant naissance lorsque la bulle perd sa symétrie sphérique, ainsi que l'a montré KORN-FELD [24]. Dans le second cas, les dommages peuvent provenir de la forte pression ou de la forte température régnant dans le gaz ou encore de l'impact du liquide sur la surface.…”

Section: Effets De La Cavitationunclassified

Essai de synthèse des recherches sur la cavitation

Gimenez¹

1984

La Houille Blanche

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Une réduction suffisante de la pression du liquide est la cause habituelle de la cavitation mais, évidemment, une élévation de la température au-dessus de la valeur d'ébulli-tion provoque également la formation de cavités. Dans le cas d'une installation donnée, il est important de savoir prédire laquelle de ces deux causes est susceptible d'apparaître car les dégâts causés par l'une ou l'autre sont de type très différents (érosion et bruit dans la cavitation, fusion de paroi par « bum out» pour l'ébullition) et les rémèdes à apporter pour limiter ces effets néfastes doivent être adaptés en conséquence. Une analyse dimensionnelle de l'ensemble des équations régissant le phénomène de changement de phase permet de caractériser la cavitation, où les phénomènes thermiques sont négligeables, de l'ébullition, où les phénomènes thermiques sont prépondé-rants devant les phénomènes dynamiques. Pour être plus précis, la distinction repose sur la valeur de deux groupements adimensionnels qui font intervenir uniquement les propriétés physiques du liquide et de sa phase vapeur (viscosités, densités, chaleurs spécifiques, conductibilités thermiques, chaleur latente et tension superficielle) [2]. Les divers cas de cavitationLa réduction de pression qui engendre la cavitation se produit principalement dans deux types de situatÎon. Quand la variation de pression qui provoque la cavitation est une conséquence de l'écoulement (stationnaire ou non), on parle de cavitation hydrodynamique (ou hydraulique ou même de cavitation provoquée par un écoulement). Quand la diminution de pression est due au passage d'une onde acoustique dans le liquide on parle de cavitation acoustique ou même de cavitation ultrasonore car la fréquence de l'onde appartient au domaine ultrasonore.Outre les deux types principaux de cavitation qui viennent d'être mentionnés d'autres apparaissent et se développent graduellement. Il en est ainsi de la cavitation provoquée par la focalisation d'un rayon laser, dénommée cavitation optique. Si les premières expériences datent des années 60 (cf.[3] par exemple), ce sont les nombreux travaux de l'équipe de LAUTERBORN [4] qui ont mieux fait connaître ce sujet. Les photons utilisés ici pour créer des cavités dans le liquide forment une catégorie particulière de particules. D'autres particules comme les protons ou les neutrinos peuvent également provoquer une LA HOUILLE BLANCHEIN" 5-1984 Article published by SHF and available at

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Section: Effets De La Cavitationunclassified

Essai de synthèse des recherches sur la cavitation

Gimenez¹

1984

La Houille Blanche

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“…Figure 4 The velocity of the liquid forming the microjet can reach such high values that severe damage is inflicted to the wall material. The jet formation was suggested as a source of damage by Kornfeld and Suvorov [10] and a pioneering paper on the role of the impulse is Benjamin and Ellis [11] 3. What causes the damage to material , resp.…”

Section: Bubble Collapse Close To a Boundarymentioning

confidence: 99%

Mechanics of collapsing cavitation bubbles

Wijngaarden

2016

Ultrasonics Sonochemistry

114

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“…Besides cavitation erosion, adiabatic compression of cavitation bubbles that leads to hot spot creation was also identified as one of the mechanisms by which explosion can start in commercial explosives (Coley & Field 1973;Chaudhri & Field 1974;Field, Swallowe & Heavens 1982;Bourne & Field 1991;Field 1994) and sometimes in accidental explosions during the transport of energetic materials (Kendrinskii 1997). If the cavitation occurs close to a boundary, or if the bubble collapse is itself caused by an incident shock wave (Field 1994), then the bubble can form a high-speed jet that passes through the bubble (as first suggested by Kornfeld & Suvorov 1944), a process which, upon impact of the jet against the downstream bubble surface, emits an intense blast wave (Lauterborn & Kurz 2010). A recent review by Lauterborn & Kurz (2010) has given much detail about the physics of bubble oscillations.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

The collapse of single bubbles and approximation of the far-field acoustic emissions for cavitation induced by shock wave lithotripsy

et al. 2011

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Recent clinical trials have shown the efficacy of a passive acoustic device used during shock wave lithotripsy (SWL) treatment. The device uses the far-field acoustic emissions resulting from the interaction of the therapeutic shock waves with the tissue and kidney stone to diagnose the effectiveness of each shock in contributing to stone fragmentation. This paper details simulations that supported the development of that device by extending computational fluid dynamics (CFD) simulations of the flow and near-field pressures associated with shock-induced bubble collapse to allow estimation of those far-field acoustic emissions. This is a required stage in the development of the device, because current computational resources are not sufficient to simulate the far-field emissions to ranges of O(10 cm) using CFD. Similarly, they are insufficient to cover the duration of the entire cavitation event, and here simulate only the first part of the interaction of the bubble with the lithotripter shock wave in order to demonstrate the methods by which the far-field acoustic emissions resulting from the interaction can be estimated. A free-Lagrange method (FLM) is used to simulate the collapse of initially stable air bubbles in water as a result of their interaction with a planar lithotripter shock. To estimate the far-field acoustic emissions from the interaction, this paper developed two numerical codes using the Kirchhoff and Ffowcs William-Hawkings (FW-H) formulations. When coupled to the FLM code, they can be used to estimate the far-field acoustic emissions of cavitation events. The limitation of the technique is that it assumes that no significant nonlinear acoustic propagation occurs outside the control surface. Methods are outlined for ameliorating this problem if, as here, computational resources cannot compute the flow field to sufficient distance, although for the clinical situation discussed, this limitation is tempered by the effect of tissue absorption, which here is incorporated through the standard derating procedure. This approach allowed identification of the sources of, and explanation of trends seen in, the characteristics of the far-field emissions observed in clinic, to an extent that was sufficient for the development of this clinical device.

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On the Destructive Action of Cavitation

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Essai de synthèse des recherches sur la cavitation

Essai de synthèse des recherches sur la cavitation

Mechanics of collapsing cavitation bubbles

The collapse of single bubbles and approximation of the far-field acoustic emissions for cavitation induced by shock wave lithotripsy

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