Experimental investigation of shock wave - bubble interaction

Abstract

Die Dynamik lasererzeugter Kavitationsblasen unter dem Einfluß von Lithotripter-Stoßwellen wird experimentell untersucht. Die Wirkungen des Stoßes auf die schnelle Blasendynamik werden mit Hilfe von Hochgeschwindigkeitsfotografie und Druckmessungen mittels eines faseroptischen Hydrophons ermittelt. Es werden sowohl freie Blasen als auch Blasen in der Nähe einer festen Wand bei verschiedenen Stoßamplituden und Stoßankunftszeiten untersucht. Bei drei verschiedenen Einfallszeiten wird ermittelt, wie sich die Wechselwirkung zwischen Stoßwelle und Blase sowohl auf kollabierende als auch expandierende Blasen auswirkt. Durch den Übertrag von Energie vom Stoß auf die Blase implodiert der Hohlraum im Vergleich zur freien Schwingung stärker. Die Kollapszeit wird verkürzt und die beim Kollaps ausgesandte Stoßwelle verstärkt. Der Verstärkungsfaktor wächst mit der Amplitude des eingehenden Stoßes an. Das Blasenzentrum wandert in Richtung der einfallenden Stoßwelle, da Impuls vom Stoß auf die Blase übertragen wird. In einem weiteren Experiment wird eine feste Grenzfläche parallel zur Stoßeinfallsrichtung in die Nähe der Blase gebracht. Der Abstand zwischen Blase und Wand wird in mehreren Schritten verändert, ebenso die Ankunftszeit des Stoßes. Die konkurrierenden Einflüsse von Wand und stoßbedingter Druckasymmetrie führen zur Ausbildung schräggerichteter Jets, deren Winkel vom Abstandsparameter abhängt.