超聲空化效應及空泡對聲傳播影響的理論研究.pdf

1、空化效應是功率超聲中的一個基本效應?？栈F(xiàn)象往往伴隨產(chǎn)生高溫高壓、高速射流、聲致發(fā)光、自由基、沖擊波等劇烈極端的瞬時物理現(xiàn)象，引發(fā)機械效應、熱效應、光效應、化學效應等多種次級效應。聲空化機理已成功應用于超聲清洗、超聲加工、超聲霧化等相關工業(yè)技術中。目前，隨著高強度聚焦超聲治療技術的發(fā)展，也面臨空化效應的諸多問題。在HIFU治療中，一方面空化效應的劇烈性可配合聚焦超聲場中的熱效應、機械效應等損傷破壞腫瘤細胞，避免防止其轉移復發(fā);另一方面由

2、于空化效應的不易控制和難以測量，對空化程度往往不好把握，治療中也需避免較強空化效應的發(fā)生對正常組織部分造成意外損傷。在聲化學學科和其它功率超聲應用方面，對空化效應的理論發(fā)展也提出新的要求?？栈殉蔀槌晳妙I域一個重要問題。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于理想化假設，考慮泡內(nèi)氣體為理想氣體，對氣泡運動模型進行仿真。改變環(huán)境參數(shù)，液體靜壓力、表面張力、粘滯性等都對氣泡運動有阻礙抑制作用，較大的液體靜壓力、表面張力、粘滯性時，不容

3、易發(fā)生瞬態(tài)空化。為了保證空化發(fā)生，需增加激勵超聲強度。⑵視泡內(nèi)氣體為實際氣體，考慮氣泡內(nèi)外熱量交換，對瞬態(tài)空化過程中泡內(nèi)溫度和壓強變化進行仿真。考慮導熱因素對空化程度的影響，導熱程度越好，空化達到的最高溫度偏低。超聲聲頻越高，能加快空化進度;聲壓幅值越高，能增加空化強度，空化進度卻變慢。⑶研究了液體中振動空泡對超聲傳播的影響。由于振動空泡的次級聲輻射，空泡會對超聲在液體媒質(zhì)中的傳播產(chǎn)生干擾，超聲場內(nèi)聲壓會出現(xiàn)微擾不規(guī)則分布。液體中的空化