Cavitation

Notre sujet porte sur la sonoluminescence néanmoins cela reste un cas particulier de la cavitation acoustique. La cavitation acoustique regroupe tout les phénomènes de naissance de bulles à travers une dépression dans un fluide. Globalement il est nécessaire d'avoir un gradient spatial de pression $\vec{\nabla} p$ dans le fluide. Si la pression devient supérieur à la pression de vapeur saturante alors une bulle est susceptible de se former au niveau du nœud de pression. De ce gradient résulte des forces qui sont semblables à la poussée d’Archimède. La force résultante sur la bulle s'exprime:

$$\begin{equation} \vec{F}=-\iint_{S} p \vec{dS}=-\iiint_{V} \vec{\nabla} p{dV} \end{equation}$$

Le gradient de pression agit en orientant la trajectoire de la bulle vers les zones de basses pressions, c'est à dire où l'énergie potentielle est minimale.la longueur d'onde de la fréquence émise étant très grande devant le rayon de la bulle ($10^{-5}$ m), on peut considérer le gradient comme homogène au voisinage de la bulle. L'expression de la force résultante devient:

$$\begin{equation} \vec{F}=-V(t)\vec{\nabla}p(t) \end{equation}$$

Cette force oscille à la même fréquence que les piézoélectrique. Le rayon de la bulle est inversement proportionnelle à la pression. La force est en moyenne orientée vers le centre de la bulle et permet de maintenir la bulle stable.