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空化泡内外质量交换的唯象模型

科学通报 2009年第7期54卷 408-413页

作者：高贤娴陈伟中黄威徐俊峰徐兴华刘亚楠梁越南京大学声学研究所、近代声学教育部重点实验室南京210093

空化泡内外的质量交换是一个多种交换方式共同作用的综合过程,其中包括气体扩散、气液相变、化学反应等.本文提出了一个描述空化泡内外质量交换的唯象模型,它以空化泡内外压强差作为质量交换的驱动力.与已有的具体物理模型相比,具有形... 详细信息

空化泡内外的质量交换是一个多种交换方式共同作用的综合过程,其中包括气体扩散、气液相变、化学反应等.本文提出了一个描述空化泡内外质量交换的唯象模型,它以空化泡内外压强差作为质量交换的驱动力.与已有的具体物理模型相比,具有形式简单、计算量小的特点.联合Rayleigh-Plesset气泡动力学方程,计算了质量交换动态平衡后的空化泡平衡半径.结果表明,平衡半径具有多重性.另外计算了平衡半径与驱动声压的关系,并研究了模型参数对其结果的影响.最后,对不同驱动声压下的硫酸中空化泡脉动进行了实验测量,得到的平衡半径随声压变化的关系很好地支持了模型计算.

关键词：空化泡质量交换平衡半径

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超声场中空化泡对弹性粒子微流的影响

物理学报 2019年第24期68卷 186-194页

作者：冯康艺王成会陕西师范大学超声学重点实验室

从声散射基本理论出发,考虑弹性粒子与空化泡之间耦合作用,结合边界条件,推导了弹性粒子外部声流分布,得到了声微流的n=0和n=1模式近似表达式和粒子表面应力分布函数.数值分析结果表明:气泡和弹性粒子之间的耦合作用增加了粒子周围的微... 详细信息

从声散射基本理论出发,考虑弹性粒子与空化泡之间耦合作用,结合边界条件,推导了弹性粒子外部声流分布,得到了声微流的n=0和n=1模式近似表达式和粒子表面应力分布函数.数值分析结果表明:气泡和弹性粒子之间的耦合作用增加了粒子周围的微流分布与剪应力场分布,特别是微流速度的切向分量.随着两者间距与相对位置的距离增大,粒子与气泡之间相互作用减弱,粒子周围微流幅值减小;当气泡处于共振状态时,粒子周围的微流分布显著增强.粒子表面剪应力场受粒子半径与声场频率影响,当粒子半径与声场频率越大,外部散射声强越强,粒子表面剪应力幅值越大.

关键词：弹性粒子空化泡微流声散射

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瞬态空化泡演变过程的数值模拟

应用力学学报 1997年第2期14卷 1-6页

作者：蔡悦斌鲁传敬何友声上海交通大学

采用边界积分方程方法，对无粘流体中三个空化泡以及自由面附近二个空化泡相互作用的演变过程进行了数值模拟。计算中边界用二阶有限元离散，影响系数矩阵非对角线元素用六点高斯数值积分方法计算，对第一类、第二类完全椭圆积分用高次... 详细信息

采用边界积分方程方法，对无粘流体中三个空化泡以及自由面附近二个空化泡相互作用的演变过程进行了数值模拟。计算中边界用二阶有限元离散，影响系数矩阵非对角线元素用六点高斯数值积分方法计算，对第一类、第二类完全椭圆积分用高次多项式近似，对计算系数矩阵对角线元素中遇到的奇异积分进行了特殊处理。结果表明，在不同的给定参数下，空化泡的溃灭形态各异，柱状射流和环形射流都有可能发生，使空化泡演变成双泡或环形泡。

关键词：边界积分空化泡射流瞬态演变

热物理模型对空化泡崩溃末期第一次闭合特性的影响

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重庆大学学报（自然科学版） 2011年第6期34卷 51-59页

作者：田红杨晨重庆大学动力工程学院重庆400044 广东石油化工学院机电工程学院广东茂名525000

通过理论证明和数值计算,研究了不同的热物理模型对空化泡崩溃末期的各种特性参数的影响。结果指出,随着多方指数γ的增加,合外力功和动能的最大值逐渐降低,泡内最大温度值逐渐增加,最大压力值却是逐渐降低的;在空化泡崩溃闭合点,合外... 详细信息

通过理论证明和数值计算,研究了不同的热物理模型对空化泡崩溃末期的各种特性参数的影响。结果指出,随着多方指数γ的增加,合外力功和动能的最大值逐渐降低,泡内最大温度值逐渐增加,最大压力值却是逐渐降低的;在空化泡崩溃闭合点,合外力功、动能以及半径到达最小值,同时温度和压力达到最大值,五者均具有同时刻性;空化泡被压缩至初始半径值点R=R0,该点是合外力功和动力的最大值所对应的驻点半径,同时,该点也是等温过程与绝热过程的分界点,空化泡从膨胀至最大半径然后被压缩至初始半径R=R0时刻为止的这段时间内是属于热力学等温过程,然后,空化泡从被压缩至初始半径开始到空化泡第一次崩溃闭合点即最小半径R=Rmin时刻为止,该过程是属于动力学绝热过程;对于泡内气体为空气的空化泡在同一空化过程中,在不同阶段分别采用不同的热物理模型,在热力学等温过程期间多方指数取γ=1.0,在动力学绝热过程期间多方指数取γ=1.3～1.4之间较为合理。

关键词：热物理模型空化泡崩溃末期等温过程绝热过程

高强度聚焦超声场中空化泡群的结构及其形成过程

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声学学报 2006年第6期31卷 532-535页

作者：陈红李晓静万明习王素品生物医学信息工程教育部重点实验室西安交通大学生命科学与技术学院生物医学工程系西安710049

空化是高强度聚焦超声(HIFU)引起组织损伤的作用机制之一。本文使用高速摄影技术研究了HIFU场中空化泡群结构的空间分布特征、超声功率对空化泡群结构的影响、空化泡群结构的建立过程尤其是起始过程。空化泡群的结构以空化泡在声场中的... 详细信息

空化是高强度聚焦超声(HIFU)引起组织损伤的作用机制之一。本文使用高速摄影技术研究了HIFU场中空化泡群结构的空间分布特征、超声功率对空化泡群结构的影响、空化泡群结构的建立过程尤其是起始过程。空化泡群的结构以空化泡在声场中的区域化分布为特征．在一定功率范围内空化泡群的结构保持稳定。从建立过程来看,空化泡群首先出现在焦区,然后在焦后区(远离换能器的区域)形成,焦前区(靠近换能器的区域)空化泡群最后形成。在对空化泡群起始的研究中发现最初拍摄到的空化泡群形状与焦区形状接近,并且观察到空化泡在焦区发生聚集然后破裂的现象。

关键词：高强度聚焦超声空化泡群结构超声场空间分布特征高速摄影技术组织损伤超声功率

声光协同作用下金纳米颗粒表面空化泡的动力学研究

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声学学报 2010年第1期35卷 14-18页

作者：徐峥许坚毅刘晓峻近代声学教育部重点实验室南京大学声学研究所南京210093

在激光和超声的协同作用下,金纳米颗粒表面会产生空化气泡。本文通过观察各种参数条件下空化泡的振荡变化,研究了激光光热、超声空化及其协同效应。研究发现,光热作用和激励声压的改变可以调节气泡的动力学过程,光热效应的增强有利于气... 详细信息

在激光和超声的协同作用下,金纳米颗粒表面会产生空化气泡。本文通过观察各种参数条件下空化泡的振荡变化,研究了激光光热、超声空化及其协同效应。研究发现,光热作用和激励声压的改变可以调节气泡的动力学过程,光热效应的增强有利于气泡的膨胀,激励声压的增加可以提高气泡运动的剧烈程度。两者的协同作用可以使气泡稳定存在并经历不同的振荡过程。此外,激光与超声协同方式的变化对气泡的运动过程有一定影响。

关键词：动力学过程协同作用颗粒表面空化泡纳米气泡运动声光超声空化

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镁合金熔体中超声空化泡行为的数值模拟

东北大学学报（自然科学版） 2010年第7期31卷 962-965页

作者：邵志文乐启炽崔建忠东北大学材料电磁过程教育部重点实验室辽宁沈阳110004

以超声空化理论为基础,应用Matlab软件对Rayleigh-Plesset方程进行了数值模拟计算,主要研究了不同超声条件(超声频率、声压幅值和空化泡初始平衡半径)对镁合金熔体中空化泡行为的影响,并且探讨了声压幅值和熔体主体温度对空化泡崩溃时... 详细信息

以超声空化理论为基础,应用Matlab软件对Rayleigh-Plesset方程进行了数值模拟计算,主要研究了不同超声条件(超声频率、声压幅值和空化泡初始平衡半径)对镁合金熔体中空化泡行为的影响,并且探讨了声压幅值和熔体主体温度对空化泡崩溃时的泡内温度和压力的影响.结果表明,较低的超声频率和熔体主体温度、较高的声压幅值以及小于或等于共振尺寸的空化泡初始平衡半径有利于超声空化效应.

关键词：材料加工工程镁合金熔体超声空化泡数值模拟

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双路Mie散射测量空化泡的非同步振荡

声学学报 2011年第2期36卷 197-201页

作者：陈伟中姜李安南京大学声学研究所近代声学教育部重点实验室南京210093

通过双路Mie散射方法,我们从不同方向测量了超声驱动声空化泡的表面脉动情况。结果显示,在低声压驱动下,两个方向测到的Mie散射信号是不同步,存在相位差。这表明不同方向的气泡表面的脉动是不同步的。作为一个推论,此时气泡的形状是非... 详细信息

通过双路Mie散射方法,我们从不同方向测量了超声驱动声空化泡的表面脉动情况。结果显示,在低声压驱动下,两个方向测到的Mie散射信号是不同步,存在相位差。这表明不同方向的气泡表面的脉动是不同步的。作为一个推论,此时气泡的形状是非球形的。幸运的是,高声压驱动的声致发光气泡没有观察到相位差,没有证据显示它的运动是非球形的。

关键词： Mie散射同步振荡空化泡散射测量双路超声驱动方向测量散射信号

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自由液面附近空化泡的溃灭特性

水利学报 2017年第2期48卷 127-134页

作者：张亚磊许唯临张祺翟俨伟四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065

研究自由液面附近空化泡的溃灭特性对认识水利水电工程中的空蚀破坏机理具有重要意义。为进一步认识自由液面附近空化泡的溃灭特性,开展了电火花激发空化泡试验。结果表明:(1)空化泡与自由液面距离较近时总是背离自由液面溃灭,背离的临... 详细信息

研究自由液面附近空化泡的溃灭特性对认识水利水电工程中的空蚀破坏机理具有重要意义。为进一步认识自由液面附近空化泡的溃灭特性,开展了电火花激发空化泡试验。结果表明:(1)空化泡与自由液面距离较近时总是背离自由液面溃灭,背离的临界条件为空化泡与自由液面的距离约是空化泡最大半径的5倍。空化泡尺寸越大或空化泡与自由液面距离越近,其背离现象越明显。(2)自由液面附近双空化泡相向溃灭融合,且融合体背离自由液面移动。(3)在自由液面和空气泡的共同影响下,空化泡的溃灭方向是二者分别对空化泡作用的矢量和。通过本文研究,对自由液面附近空化泡的溃灭有了定量认识,可以在一定条件下预测空化泡的溃灭方向。

关键词：空化泡自由液面空气泡溃灭特性溃灭方向