Glycerin wurde für die Entgasung gewählt, da es eine ähnliche Viskosität wie geschmolzenes Glas aufweist. Da die Experimente bei Raumtemperatur durchgeführt werden, ist die Überwachung des Ultraschall-Kavitationsprozesses wesentlich einfacher. Wir verwendeten zwei Versuchsaufbauten, mit denen wir den Entgasungsprozess visuell beobachten und aufzeichnen konnten. Durch die physikalische Modellierung der Ultraschall-Entgasung von geschmolzenem Glas mittels Glycerin können wir die zukünftige Prozessoptimierung vereinfachen.

Ultraschall-Kavitation

Ultraschall-Kavitation beinhaltet die Anwendung von Ultraschallwellen auf Flüssigkeiten, was zur Erzeugung, zum Wachstum, zur Pulsation und zum Kollaps von Mikroblasen führt. Kavitation wird ausgelöst, sobald ein Schwellenenergieniveau erreicht ist, das für Glycerin etwa 0,15 MPa beträgt. Es bilden sich viele tausend Blasen. Diese expandieren und kollabieren schnell, wodurch Hochgeschwindigkeits-Stoßwellen und hohe Drücke von mehreren GPa entstehen. Es treten auch lokal hohe Temperaturen auf.

Gasblasen bilden sich an den Kavitationskeimen und wachsen durch Diffusion vom Glycerin in die Blase. Wenn die Flüssigkeit bereits Blasen enthält, durchlaufen diese ein Diffusionswachstum. Einzelne Blasen koaleszieren aufgrund von Anziehungskräften zwischen ihnen (Bjerknes - und Bernoulli -Kräfte). Wenn sie wachsen, nimmt ihr Auftrieb zu, und sie steigen an die Oberfläche und geben das Gas an die Atmosphäre ab.