Nichtlineare Wellenausbreitung in Gasen und Flüssigkeiten

Beim technischen Einsatz von hochintensivem Schall nutzt man i. Allg. die Möglichkeit des direkten Energieeintrags in gasförmige, flüssige und feste Medien. So haben bereits folgende Anwendungen von Hochleistungsultraschall Einzug in die Praxis gehalten (s. auch Kap. 18):

• Ultraschall-Reinigung

• Ultraschall-Schweißen und -Schneiden

• Ultraschall-Löten

• Ultraschall-Stoßwellen in der extrakorporalen Lithotripsie (Nierensteinzertrümmerung)

• HIFU (High Intensive Focused Ultrasound) für die thermische und mechanische Ablation von kanzerösem biologischen Gewebe.

Bei all diesen Anwendungen ist die Beschreibung der nichtlinearen Gesetzm äßigkeiten bei der Schallausbreitung für die technische Funktion essentiell. Doch auch für viele andere Applikationen ist die Leistungsdichte des akustischen Feldes bereits so hoch, dass wir schon in den nichtlinearen Bereich der Akustik vordringen, wie zum Beispiel bei den SODAR-Verfahren zur Untersuchung der Atmosphäre zu metereologischen Zwecken (SODAR =

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anging). Dieses Kapitel gibt einen Überblick über die bei der Ausbreitung von Schallwellen hoher Intensität in Flüssigkeiten und Gasen auftretenden nichtlinearen Effekte. Dabei wird die Wellenformverzerrung in Form der Aufsteilung einer Sinuswelle bis hin zur Sägezahnwelle, ebenso wie Kavitationsphänomene und das Erzeugen einer akustischen Strömung, besprochen.