dc.contributor.advisor | Mettin, Robert Dr. | de |
dc.contributor.author | Thiemann, Andrea | de |
dc.date.accessioned | 2011-06-22T15:32:09Z | de |
dc.date.accessioned | 2013-01-18T13:33:45Z | de |
dc.date.available | 2013-01-30T23:51:08Z | de |
dc.date.issued | 2011-06-22 | de |
dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B4F2-8 | de |
dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-2718 | |
dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-2718 | |
dc.description.abstract | Unter akustischer Kavitation versteht man die Blasenbildung und Blasendynamik in Flüssigkeiten bei Schalleinwirkung. Es zeigt sich, dass die Blasen in einem akustischen Kavitationsfeld keine homogene Gruppe bilden, sondern dass durchaus verschiedene Blasen-"Populationen" existieren können, die sich in räumlicher Anordnung und Bewegung, in ihrer Schwingungsdynamik und -form und anderen Charakteristika unterscheiden. Hierzu zählen u. a. Sonolumineszenz-Emission oder Reinigungs- und Erosionsaktivität. Für Anwendungen wie Reinigung oder Chemie durch Kavitation ist ein Verständnis solcher Blasenpopulationen essentiell, wenn beabsichtigt wird, die Kavitationseffekte zu optimieren oder gar zu kontrollieren und zu steuern. In dieser Arbeit wird das Verhalten von Kavitationsblasen im Ultraschallbereich in Bezug auf Populationen, Aktivität und Strukturbildung untersucht. Experimentelle Methoden umfassen Hochgeschwindigkeitsaufnahmen, akustische Emissionsmessungen sowie einen neuartigen Aufbau zur räumlich, zeitlich und farblich aufgelösten Messung von Sonolumineszenz. Die Ergebnisse zeigen u.a. - die Frequenzskalierung und Ähnlichkeit einer häufigen Blasenkettenstruktur ("Miller-array") über einen weiten Frequenzbereich der Schallanregung (20 kHz bis 1 MHz), - unterschiedliche Reinigungsmechanismen von Unterpopulationen der Kavitationsblasen in einer Struktur bei 230 kHz, - Verlaufsmuster in Raum, Zeit und Farbe von Sonolumineszenz in verschiedenen wässrigen Lösungen mit Luminol bzw. Natriumdodecylsulfat (SDS) bei 370 kHz, - Korrelation von optischem Emissionsspektrum und Blasendynamik bei Kavitation in konzentrierter Schwefelsäure mit gelöstem Natriumsulfat bei 23 kHz. Aus den letztgenannten Ergebnissen folgt insbesondere die experimentelle Aufklärung eines Mechanismus, der zur Anregung von nicht-flüchtigen Substanzen durch Kavitationsblasen führen kann, nämlich durch ins Blaseninnere eingemischte Tröpfchen. Dazu kommt es durch asphärische Blasendynamik mit Oberflächenschwingungen sowie durch Bildung eines Flüssigkeitsstrahls (Jet) durch die Blase, wenn der Kollaps bei schneller Translation der Blase stattfindet. | de |
dc.format.mimetype | application/pdf | de |
dc.language.iso | ger | de |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/ | de |
dc.title | Charakterisierung von Kavitationsblasenpopulationen | de |
dc.type | doctoralThesis | de |
dc.title.translated | Characterization of cavitation bubble populations | de |
dc.contributor.referee | Schmidt, Christoph F. Prof. Dr. | de |
dc.date.examination | 2011-06-09 | de |
dc.subject.dnb | 530 Physik | de |
dc.description.abstracteng | Acoustic cavitation denotes the nucleation and dynamics of bubbles in liquids under insonication. It is found that bubbles in an acoustic cavitation field do not form a homogeneous group, but that different bubble populations can exist which vary in spatial arrangement and motion, in oscillation dynamics and modality, and other characteristics. Among them are sonoluminescence emissions or cleaning and erosion activity. It is essential to understand these bubble populations if it is intended to optimise or control applications of cavitation, e.g. in cleaning or chemistry. In this thesis, the behaviour of cavitation bubbles in the ultrasoinc regime is investigated with respect to populations, activity, and structure formation. Experimental methods comprise high-speed imaging, acoustic emission measurements, and a novel set-up for sonoluminescence measurements resolved in space, time, and colour. The results show, among others: - the frequency scaling and similarity of an often found bubble array structure ("Miller array") over a broad range of the acoustic frequency (20 kHz to 1 MHz), - differnet cleaning mechanisms of sub-populations of cavitation bubbles in a structure at 230 kHz, - developing in space, time, and colour of sonoluminescence in different aqueous solutions of luminol and sodium dodecyl sulfate (SDS) at 370 kHz, - correlation of optical emission spectrum and bubble dynamics of cavitation in concentrated sulfuric acid with dissolved sodium sulfate at 23 kHz. From the latter results follows in particular the experimental clarification of a mechanism which can lead to excitation of non-volatile substances by cavitation bubbles, namely by intrusion of small droplets into the bubble interior. This happens due to aspherical bubble dynamics with surface oscillations as well as by formation of a liquid jet flow piercing the bubble, if the collapse happens during fast bubble translation. | de |
dc.contributor.coReferee | Lauterborn, Werner Prof. Dr. | de |
dc.subject.topic | Physics | de |
dc.subject.ger | Ultraschall | de |
dc.subject.ger | Kavitation | de |
dc.subject.ger | Blasen | de |
dc.subject.ger | Strukturbildung | de |
dc.subject.ger | Hochgeschwindigkeitsaufnahmen | de |
dc.subject.ger | Sonolumineszenz | de |
dc.subject.ger | Na-Emission | de |
dc.subject.ger | Oberflächeninstabilität | de |
dc.subject.ger | Jetströmung | de |
dc.subject.ger | Schwefelsäure | de |
dc.subject.ger | Luminol | de |
dc.subject.ger | Natriumdodecylsulfat | de |
dc.subject.eng | ultrasound | de |
dc.subject.eng | cavitation | de |
dc.subject.eng | bubbles | de |
dc.subject.eng | structure formation | de |
dc.subject.eng | high-speed imaging | de |
dc.subject.eng | sonoluminescence | de |
dc.subject.eng | Na-emission | de |
dc.subject.eng | surface instability | de |
dc.subject.eng | jet flow | de |
dc.subject.eng | sulfuric acid | de |
dc.subject.eng | luminol | de |
dc.subject.eng | sodium dodecyl sulfate | de |
dc.subject.bk | 33 | de |
dc.identifier.urn | urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-3015-3 | de |
dc.identifier.purl | webdoc-3015 | de |
dc.affiliation.institute | Fakultät für Physik | de |
dc.subject.gokfull | RD | de |
dc.identifier.ppn | 671440799 | de |