Leta 1927, ko močan ultrazvočni pretvornik, potopljen v tekočino, oddaja proti površini tekočine, bo na površini tekočine nastala plast megle. Intenzija megle je povezana z intenzivnostjo ultrazvočnega valovanja, medtem ko je velikost kapljic megle povezana s frekvenco ultrazvočnega valovanja in površinsko napetostjo tekočine. V tem času se površinski val širi na površini tekočine, valovna dolžina površinskega vala pa je povezana tudi s frekvenco in površinsko napetostjo ultrazvočnega vala. Dokazano je, da je premer kapljic nekoliko manjši od polovične dolžine površinskega vala, zaradi česar so ljudje nagnjeni k razmišljanju, da so kapljice izmet površinskega vala na vrhuncu. Ultrazvočna atomizacija je postopek tvorjenja mikro kapljic tekočine z uporabo ultrazvočne energije. Ultrazvok lahko razprši tekočino na dva načina:
1. Tanka tekoča plast na vibracijski površini vzbudi kapilarno gravitacijsko valovanje pod ultrazvočnimi vibracijami.
2. Način atomizacije je meglenje ultrazvočnega vodnjaka.
Ena smer
Za načelo ultrazvočne atomizacije obstajata dve teoretični razlagi. Gre za teorijo mikro udarnih valov in teorijo površinske napetosti valov. Po eni strani teorija mikro-udarnega vala razlaga, da kavitacijski učinek ultrazvoka v tekočem mediju vodi k nastanku mikro-udarnega vala in atomizaciji. Teorija drži, da je kavitacijski učinek neposreden vzrok za atomizacijo tekočin. Ostali deli kavitacijskega kolapsa poleg toplotnega in optičnega sevanja sevajo v obliki mikro-udarnega vala. Ko mikro udarni val doseže določeno intenzivnost, povzroči atomizacijo tekočine. Po drugi strani teorija površinske napetosti drži, da kapljica nastane zaradi nestabilnosti površinskega vala tekočine, ki povzroči, da se tekočina razprši. Natančneje, ko ultrazvočni val določene jakosti zvoka usmeri na vmesnik plina-tekočina skozi tekočino, tvori valovanje površinske napetosti na vmesniku, pravokotno na površinsko valovno napetost, ko amplituda vibracijske površine doseže določeno vrednost, kapljica bo odletela z vrha. Nastanek atomizacije. Ta teorija drži, da val površinske napetosti na svojem vrhuncu proizvaja kapljice, velikost kapljic pa je sorazmerna valovni dolžini. Model valov površinske napetosti in diagram atomizacije površinske napetosti vala.
D premer kapljic; T je koeficient površinske napetosti; P je gostota tekočine; f je hitrost zvočnega valovanja.
Način dva
Atomizacija fontane, ki je pogosta oblika ultrazvočne atomizacije, uporablja piezoelektrične rezine kot pretvornike za ustvarjanje ultrazvoka na ravni megahercev. Običajno je mehanizem tvorjenja razprševanja vodnjaka naslednji: ko je frekvenca ultrazvočnega vala, ki ga oddaja ultrazvočni pretvornik, MHz, je usmerjenost ultrazvočnega vala in njegovo kavitacijsko polje zelo dobra, zato se raztopina, ki je v stiku z njim, razprši v obliko "ultrazvočni vodnjak". Vrsta
Hkrati z ustvarjanjem ultrazvočnih fontanov se proizvaja veliko število aerosolov. Med njimi lahko "ultrazvočni vodnjak" štejemo kot navzgor curek ultrazvočne kavitacijskega polja, ki ima enosmerno sevalno silo in simetričen ciklonski zvočni tok. V tej vrsti kavitacijskega polja je porazdelitev kavitacijskih mehurčkov zelo različna. Ko se voda in druge tekočine kavitalizirajo, zaradi učinka zvočnega tlaka sevanja in fizikalnega učinka sile ultrazvočnega sevanja in vbrizgavanja žarkov, sta koncentriran termični učinek in mehanski učinek velikega števila kavitacijskih mehurčkov bolj vidna na sprednji strani vodnjak in gostota zvočne energije se močno poveča v smeri vbrizgavanja zaradi ultrazvočnega injiciranja in vbrizgavanja žarkov.
V ultrazvočnem vodnjaku so glavni mehanizem ultrazvočne fontane propad velikega števila kavitacijskih mehurčkov, visokotemperaturni akustični impulzni tok in visokotlačni udarni val med poči. Sočasno obstajajo tudi drugi mehanski mešalni učinki, toplotni učinki in podobno. Ultrazvočni vlažilec zraka, zasnovan po tem načelu, se pogosto uporablja kot notranji vlažilec zraka. Vlaži lahko računalniško sobo in tekstilno delavnico iz volne, da odstrani statično elektriko opreme, razkuži v notranjosti s človeškimi drogami, naredi obrazno lepoto in oblikuje bonsaj itd.
