流れに伴う超音波ホーンによる音響キャビテーションノイズの変化

摘要

液体に強力な超音波を入射すると，音響キャビテーション気泡と呼ばれる微小気泡が発生する．気泡は超音波の圧力変動に伴って振動し，その圧壊時に衝撃波・マイクロジェット等の物理的作用を生じる．また，気泡内部が高温高圧状態になることに起因する化学的作用は産業や医学分野への応用が期待されている．これらの物理的・化学的作用は，撹拌等によって生じる流れにより促進されることが知られており，Hatanaka らは高温高圧に伴う気泡の発光現象であるソノルミネッセンスの強度が流れによって増加することを報告している．このソノルミネッセンス強度の増加は，流れによる気泡合体の阻害に起因する気泡半径の低下および気泡のクラスタ化が妨げられることに起因していると考えられている．気泡半径の変化により，気泡振動態様も変化すると考えられるが，実験的には確かめられていない．そこで本稿では，流れの付与と気泡振動態様の指標となることが知られている音響キャビテーションノイズの関係について検証する．撹拌により流れの状態を変化させながら，音響キャビテーションノイズとソノルミネッセンス強度を同時に計測し，これらの比較によって流れに伴う気泡振動状態の変化について考察する．