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格子Boltzmann方法及其在高强度聚焦超声声场建模的应用

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科学通报 2017年第28期62卷 3335-3345页

作者：单锋薛洪惠郭霞生屠娟章东南京大学声学研究所南京210093 中国科学院声学研究所北京100190

格子Boltzmann方法(lattice Boltzmann method,LBM)是一种新型的流体力学模拟工具.基于介观动力学理论,LBM具有物理意义清晰、程序易于实施、边界易于处理和并行性能好等优势,因而在许多传统方法难以胜任的复杂流动领域得到了广泛应用.... 详细信息

格子Boltzmann方法(lattice Boltzmann method,LBM)是一种新型的流体力学模拟工具.基于介观动力学理论,LBM具有物理意义清晰、程序易于实施、边界易于处理和并行性能好等优势,因而在许多传统方法难以胜任的复杂流动领域得到了广泛应用.本文首先综述了LBM的诞生、发展以及现况,并阐述了LBM的理论和基本模型;随后,介绍了LBM在高强度聚焦超声(high-intensity focused ultrasound,HIFU)领域中的相关应用.基于LBM基本模型,构建了一种轴对称多弛豫时间(axisymmetric multiple-relaxation-time,AMRT)模型,并在模型中采用了具有二阶精度的Bouzidi-Firdaouss-Lallemand(BFL)边界处理格式.利用AMRT模拟了常见球面聚焦换能器产生的行波聚焦声场,并与传统声学方法进行了对比,验证了AMRT模型的有效性;随后又模拟了一种新型的球腔聚焦换能器产生的驻波聚焦声场,探讨了该类型换能器在HIFU治疗中的应用价值.本文结果旨在推动LBM成为一种全新的有效的声学仿真手段.

关键词：格子Boltzmann方法高强度聚焦超声声场仿真亚波长焦域

聚焦超声波在层状生物媒质中的二次谐波声场的理论与实验研究

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物理学报 2005年第11期54卷 5233-5238页

作者：薛洪惠刘晓宙龚秀芬章东近代声学国家重点实验室南京大学声学研究所南京210093

基于Khokhlov-Zabolotkaya-Kuznetsov(KZK)方程,在频域提出了聚焦超声波在层状生物媒质中传播的理论模型,该模型计及生物媒质的吸收、非线性和边界,同时考虑声源的衍射对声传播的影响.数值研究了聚焦超声波的基波和二次谐波在层状生物... 详细信息

基于Khokhlov-Zabolotkaya-Kuznetsov(KZK)方程,在频域提出了聚焦超声波在层状生物媒质中传播的理论模型,该模型计及生物媒质的吸收、非线性和边界,同时考虑声源的衍射对声传播的影响.数值研究了聚焦超声波的基波和二次谐波在层状生物媒质中的声传播,并与实验结果相比较.研究结果表明,此方法可以有效地描述聚焦超声波在层状生物媒质中的二次谐波声场.

关键词：聚焦超声波,层状生物媒质,二次谐波生物媒质二次谐波超声波层状聚焦实验声场理论模型声传播

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随机相控高强度聚焦超声换能器的栅瓣抑制

声学学报 2021年第5期46卷 759-766页

作者：杨可欣薛洪惠郭霞生章东南京大学声学研究所近代声学教育部重点实验室南京210093

采用3种随机排列策略形成相控阵元线性排列结构抑制高强度聚焦超声(HIFU)相控阵栅瓣.第1种和第2种策略中阵元基于规则排列随机移动,而第3种策略中阵元则直接进行随机移动,阵元可移动范围依次为:第1种<第2种<第3种。采用瑞利积分和非线性... 详细信息

采用3种随机排列策略形成相控阵元线性排列结构抑制高强度聚焦超声(HIFU)相控阵栅瓣.第1种和第2种策略中阵元基于规则排列随机移动,而第3种策略中阵元则直接进行随机移动,阵元可移动范围依次为:第1种<第2种<第3种。采用瑞利积分和非线性Westervelt方程分别计算了3种策略对应随机相控阵产生的线性和非线性声场,并通过归一化栅瓣最大声压、归一化栅瓣平均声强和归一化旁瓣平均声强3个参量,对栅瓣抑制效果进行评价.结果表明:线性声场中,阵元可移动范围的增加有利于栅瓣抑制,3种随机策略的归一化栅瓣最大声压相比规则排列分别降低30.7%,53.8%和55.8%;非线性声场中对于同一种随机排列策略,随机度的增加可以改善栅瓣抑制效果。例如,第3种随机策略在随机度为0.9时正负压的归一化栅瓣最大声压相比规则排列分别降低55.6%和54.8%.进一步讨论了焦点偏移时随机相控阵的非线性声场,以-8 dB作为栅瓣的安全标准,第2种和第3种随机策略可以满足要求,横向偏移分别为6 mm和10 mm。本文的工作为抑制栅瓣提供了新思路,有利于随机HIFU相控阵的设计优化。

关键词：栅瓣抑制随机移动相控阵最大声压声换能器随机排列移动范围声强

Cavitation Bubble Collapse near a Curved Wall by the Multiple-Relaxation-Time Shan-Chen Lattice Boltzmann Model

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Chinese Physics Letters 2017年第8期34卷 83-87页

作者：薛洪惠单锋郭霞生屠娟章东 Key Laboratory of Modern Acoustics (MOE) School of Physics Collaborative Innovation Center of Advanced MicrostructureNanjing University State Key Laboratory of Acoustics Chinese Academy of Science

The cavitation bubble collapse near a cell can cause damage to the cell wall. This effect has received increasing attention in biomedical supersonics. Based on the lattice Boltzmann method, a multiple-relaxation-time Shan–Chen model is built to study the cavitation bubble collapse. Using this model, the cavitation phenomena induced by density perturbation are simulated to obtain the coexistence densities at certain temperature and to demonstrate the Young–Laplace equation. Then, the cavitation bubble collapse near a curved rigid wall and the consequent high-speed jet towards the wall are simulated. Moreover, the influences of initial pressure difference and bubble-wall distance on the cavitation bubble collapse are investigated.

关键词： Cavitation Bubble Collapse near a Curved Wall by the Multiple-Relaxation-Time Shan-Chen Lattice Boltzmann Model

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兰姆波液体传感器设计中的晶体选择

兰姆波液体传感器设计中的晶体选择

2006’和谐开发中国西部声学学术交流会

作者：薛洪惠何世堂中国科学院声学研究所

叉指换能器(IDT)可以在压电晶体中激发出兰姆波.当压电晶片的一侧有液体负载时,兰姆波的相速度与液体负载的密度有关.通过测量兰姆波相速度的变化即可得知液体密度的变化.本文对兰姆波液体传感器做了一些理论分析和数值计算,对压电晶体... 详细信息

叉指换能器(IDT)可以在压电晶体中激发出兰姆波.当压电晶片的一侧有液体负载时,兰姆波的相速度与液体负载的密度有关.通过测量兰姆波相速度的变化即可得知液体密度的变化.本文对兰姆波液体传感器做了一些理论分析和数值计算,对压电晶体的选择进行了讨论.

关键词：兰姆波传感器压电晶体

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液体负载对压电薄板中兰姆波模式影响的分析

液体负载对压电薄板中兰姆波模式影响的分析

中国声学学会2006年全国声学学术会议

作者：薛洪惠何世堂中国科学院声学研究所

1、引言测量液体密度有很多种方法,包括很多声学的方法,其中用兰姆波测量是其中较常用的方法。采用这种方法制作的器件具有体积小、精度高、结构简单、反应速度快等优点。目前,在压电晶片一侧制作叉指换能器(IDT),而另一侧有液体负载的... 详细信息

1、引言测量液体密度有很多种方法,包括很多声学的方法,其中用兰姆波测量是其中较常用的方法。采用这种方法制作的器件具有体积小、精度高、结构简单、反应速度快等优点。目前,在压电晶片一侧制作叉指换能器(IDT),而另一侧有液体负载的做法非常普遍。这种做法的最大好处在于,声波能量透射到液体中的比较少,不会像传统的声表面波(SAW)传感器一样出现在液体负载时不能工作的情况。一般情况下, 在压电薄板中存在多种模式的兰姆波,这些模式的声学参数各不相同,需要找出一种最合适的来做工作模式。

关键词：液体负载压电薄板兰姆波液体密度

来源： cnki会议评论

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聚焦超声中的非线性能量转化

聚焦超声中的非线性能量转化

创新驱动政策是否促进城市减污降碳协同增效?——来自国家创新型城市试点政策的经验证据

中国声学学会2005年青年学术会议[CYCA'05]

作者：李俊伦刘晓宙龚秀芬章东薛洪惠近代声学国家重点实验室南京大学声学研究所近代声学国家重点实验室南京大学声学研究所近代声学国家重点实验室南京大学声学研究所近代声学国家重点实验室南京大学声学研究所近代声学国家重点实验室南京大学声学研究所

比较并分析了在考虑非线性情况下的聚焦超声在不同初始声强的能量转化特性.理论计算表明,随着初始声强的增加,非线性引起的能量转化也增加,并对超声聚焦的结果产生了非常明显的影响.本文提出了逾量吸热因子的概念用以描述非线性能量转... 详细信息

比较并分析了在考虑非线性情况下的聚焦超声在不同初始声强的能量转化特性.理论计算表明,随着初始声强的增加,非线性引起的能量转化也增加,并对超声聚焦的结果产生了非常明显的影响.本文提出了逾量吸热因子的概念用以描述非线性能量转化的规律.

关键词：高强度聚焦超声超声换能器能量转化超声治疗

来源： cnki会议评论

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产业经济研究 2024年第3期 1-14页

作者：杨晓军薛洪畅中南财经政法大学经济学院湖北武汉430073

在当前“双碳”目标和美丽中国建设背景下,以创新驱动政策为引领促进城市减污降碳协同增效,对于推动形成人与自然和谐发展现代化建设新格局具有重要意义。基于2004—2020年中国284个地级及以上城市数据,以国家创新型城市试点政策为准自... 详细信息

在当前“双碳”目标和美丽中国建设背景下,以创新驱动政策为引领促进城市减污降碳协同增效,对于推动形成人与自然和谐发展现代化建设新格局具有重要意义。基于2004—2020年中国284个地级及以上城市数据,以国家创新型城市试点政策为准自然实验,构建多期双重差分模型实证检验该试点政策对减污降碳协同增效的影响及作用机制。研究结果表明,以国家创新型城市试点政策为代表的创新驱动政策能够显著促进城市减污降碳协同增效,该结论在经过平行趋势检验、安慰剂检验、PSM-DID等一系列稳健性检验后仍然成立。进一步的影响机制分析发现,创新驱动政策能够通过技术效应、结构效应和产业集聚效应促进城市减污降碳协同增效。此外,创新驱动政策在环境关注度高、环保目标约束强和资源配置效率高的城市中对减污降碳协同增效的促进效果更为明显。研究结论为充分利用创新驱动政策促进城市减污降碳协同增效,进而实现经济社会绿色转型提供了政策启示。

关键词：创新驱动政策减污降碳协同增效国家创新型城市技术效应结构效应产业集聚效应多期双重差分模型

山地丘陵村域乡村劳动力本地务工率区域差异及影响因素——以重庆市189个村为例

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地理科学进展 2024年第7期 1403-1415页

作者：刘亭洪惠坤蔡智聪杨胜强罗沁怡西南大学地理科学学院西南大学西部乡村可持续发展新文科实验室西南大学精准扶贫与区域发展评估研究中心

乡村劳动力本地务工可缓解乡村空心化问题，助推乡村振兴。论文以重庆市189个村为例，运用空间自相关、克里金插值法识别村域劳动力本地务工率区域差异，利用多元线性回归和地理探测器等方法甄别影响村域本地务工率区域差异的主要因素... 详细信息

乡村劳动力本地务工可缓解乡村空心化问题，助推乡村振兴。论文以重庆市189个村为例，运用空间自相关、克里金插值法识别村域劳动力本地务工率区域差异，利用多元线性回归和地理探测器等方法甄别影响村域本地务工率区域差异的主要因素，揭示了村域本地务工率区域差异的发生机理。结果表明：(1)重庆市村域本地务工率分布具有明显地域差异性，呈现出“西高东低、局部突出”的空间格局，“高—高”集聚区主要分布在自然环境和经济社会发展较好的渝中片区、渝中周边片区，“低—低”集聚区主要集中在自然环境和经济基础偏差的渝东北、渝东南片区。(2)本地务工率空间分异格局是宜居、宜业、和美三大维度因素共同作用的结果，人均可支配收入、村两委受教育程度、乡镇路网密度、村集体收入、乡镇规模企业数量及村民对村委工作信任度具有显著正向影响，村镇距离和坡度是负向影响因素，任意两个影响因子的交互作用均会增强本地务工率空间分异的解释力。(3)未来重庆市乡村吸纳更多劳动力在本地务工的重点在于推进乡村道路等基础设施建设、加快村镇产业发展和强化村干部队伍建设。研究有助于加深对新形势下中国乡村劳动力就地就近转移趋势的理解和认识，为科学制定乡村发展战略提供参考依据。

关键词：村域本地务工率区域差异山地丘陵区重庆市