聲空化氣泡成長及破裂研究.pdf

1、超聲空化是指向液體中輻射超聲波時(shí)，在一定的聲場條件下液體中的微小氣泡隨著聲壓變化，經(jīng)歷脈動、振蕩、收縮、崩潰破滅的現(xiàn)象。聲空化現(xiàn)象是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，它引發(fā)許多物理、化學(xué)效應(yīng)，如破壞生物組織、加快化學(xué)反應(yīng)速率、產(chǎn)生聲致發(fā)光現(xiàn)象等。因此，超聲場下空化氣泡的形成以運(yùn)動的研究具有十分重要的理論基礎(chǔ)和實(shí)際意義。
　　 本文對液體內(nèi)的聲空化氣泡的生長和破裂過程進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，得到各種情況下聲空化泡的運(yùn)動情況。通過對不同氣泡初始半徑、不同聲

2、場頻率下聲空化氣泡運(yùn)動的計(jì)算，得到空化泡半徑小于共振半徑可以增強(qiáng)聲空化效應(yīng)，而單一的增加聲場的頻率并不一定能加強(qiáng)聲空化效果。通過計(jì)算得到液體的粘度和表面張力雖然對聲空化氣泡的生長影響不大，但隨著粘度和表面張力增大，氣泡的最大半徑和最高溫度均降低。為了研究氣體種類對空化氣泡運(yùn)動的影響，對三種情況進(jìn)行計(jì)算，得出值越大，聲空化氣泡的空化效果最好。因此，在實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作中選用單原子氣體比雙原子氣體的空化效果好。分別對兩種情況進(jìn)行了對比計(jì)算，以考查

3、不同聲場聲壓幅值對聲空化氣泡運(yùn)動的影響。計(jì)算發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)時(shí)候，才能發(fā)生空化氣泡的完全崩潰，并且不能無限的提高的值，過大會造成空化泡無法在一個(gè)周期內(nèi)完成崩潰。研究發(fā)現(xiàn)信號種類對聲空化泡的成長-破裂過程也有一定的影響，對各種信號下的情況進(jìn)行計(jì)算發(fā)現(xiàn)，方波信號激勵(lì)下的氣泡生成半徑最大，三角波激勵(lì)下的氣泡生長最小。
　　 本文通過數(shù)值計(jì)算的結(jié)果，提出了增強(qiáng)空化效應(yīng)的措施。在實(shí)際操作中，可采用降低環(huán)境溫度，選用單原子氣體以及提高聲場聲壓幅值