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，在一定的聲場條件下液體中的微小氣泡隨著聲壓變化，經歷脈動、振蕩、收縮、崩潰破滅的現象。聲空化現象是一個非常復雜的過程，它引發(fā)許多物理、化學效應，如破壞生物組織、加快化學反應速率、產生聲致發(fā)光現象等。因此，超聲場下空化氣泡的形成以運動的研究具有十分重要的理論基礎和實際意義。
　　 本文對液體內的聲空化氣泡的生長和破裂過程進行數值計算，得到各種情況下聲空化泡的運動情況。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動的計算，得到空化泡半徑小于共振半徑可以增強聲空化效應，而單一的增加聲場的頻率并不一定能加強聲空化效果。通過計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動的影響，對三種情況進行計算，得出值越大，聲空化氣泡的空化效果最好。因此，在實際實驗操作中選用單原子氣體比雙原子氣體的空化效果好。分別對兩種情況進行了對比計算，以考查

3、不同聲場聲壓幅值對聲空化氣泡運動的影響。計算發(fā)現只有當時候，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周期內完成崩潰。研究發(fā)現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行計算發(fā)現，方波信號激勵下的氣泡生成半徑最大，三角波激勵下的氣泡生長最小。
　　 本文通過數值計算的結果，提出了增強空化效應的措施。在實際操作中，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