超聲場下空化氣泡運動的數(shù)值模擬和超聲強化傳質(zhì)研究.pdf

1、超聲波作為一種能量形式在液體中所引起的超聲空化，以及空化氣泡與液相相互作用而產(chǎn)生的各種效應己在物理、化學、生物等學科的基礎研究和應用技術(shù)開發(fā)中展示出十分廣闊的前景。超聲空化是一個極其復雜的過程?？栈瘹馀菰诔暡ǖ淖饔孟拢蛎?、收縮、再膨脹、再收縮，多次周期性振蕩直至崩裂，從而引發(fā)許多物理、化學效應，如破壞生物組織，加快化學反應速度，產(chǎn)生光輻射等。因此，超聲場下空化氣泡的形成及運動的研究具有十分重要的理論基礎和實際應用意義。 本文

2、依據(jù)空化氣泡在超聲波的作用下，膨脹、收縮的運動規(guī)律，把氣泡看作為一個以液體為負載的振子，沿用Rayleigh方程推導方法，由能量守恒推導出多參數(shù)下空化氣泡壁的運動方程。利用Matlab進行程序編寫對方程進行了模擬求解并探討了各因素對超聲空化的影響。計算結(jié)果表明；超聲頻率變大，空化泡的振幅變小，不利于聲空化；隨著聲壓幅值的增加，空化泡的運動加劇，利于聲空化；低黏度液體中空化效果更好；低的大氣壓利于聲空化；氣泡直徑小于或等于共振尺寸時利于聲

3、空化；較低的氣泡內(nèi)壓利于聲空化；氣體導熱系數(shù)小空化效果更好。數(shù)值模擬結(jié)果證明：超聲波功率、氣泡內(nèi)壓、氣泡直徑對空化氣泡的運動影響較大。 本文進一步探討了超聲場對傳質(zhì)過程的強化。依據(jù)液體“格子”模型推導了超聲場作用下溶液中溶質(zhì)擴散的分子動力學模型的修正式，探討了超聲強對液相粘度和擴散系數(shù)的影響。分析結(jié)果表明：超聲場的引入使得溶劑分子要受到場的作用而具有一定的能量，加快了溶劑分子的振動頻率，液體的黏度下降，溶質(zhì)擴散系數(shù)增大，即傳質(zhì)與