由于聲空化可以產(chǎn)生顯著的機(jī)械和化學(xué)效應(yīng),在生物醫(yī)學(xué)、化學(xué)工程等有很多重要的應(yīng)用。在多個(gè)外加聲場驅(qū)動(dòng)下,空化效應(yīng)可以得到增強(qiáng),例如,聲致發(fā)光的強(qiáng)度提升、聲化學(xué)反應(yīng)器的效率升高、超聲成像精度提升。但在多個(gè)外加聲場的驅(qū)動(dòng)下,氣泡很容易表現(xiàn)出混沌振蕩等非線性特性,從而影響空化效應(yīng)在上述領(lǐng)域中的應(yīng)用。因此,有必要詳細(xì)揭示氣泡在多頻聲場驅(qū)動(dòng)下的非線性動(dòng)力學(xué)特性。本文研究了雙頻聲場驅(qū)動(dòng)下氣泡的非線性特性,以及聲波在多分散氣泡稀溶液中傳播時(shí)氣泡泡徑分布對其影響。本文主要研究了聲場強(qiáng)度、能量分配比例和初始相位差等因素對氣泡非線性動(dòng)力學(xué)行為的影響。氣泡壁面方程基于Keller-Miksis方程進(jìn)行計(jì)算,在MATLAB中使用四階龍格庫塔法求解,并使用時(shí)域圖、相圖、分叉圖和Lyapunov指數(shù)譜圖進(jìn)行分析。聲場強(qiáng)度較低時(shí),氣泡一直處于周期振蕩,受初始相位差的影響較小。隨著聲場強(qiáng)度的提高,初始相位差的影響越來越明顯,氣泡會(huì)在特定初始相位差區(qū)間內(nèi)產(chǎn)生倍周期分叉和混沌振蕩等非線性現(xiàn)象。對于氣泡分布函數(shù)對聲波傳播的影響,本文基于正態(tài)分布對氣泡尺寸進(jìn)行擬合,從相速度和能量衰減兩方面研究了氣泡對聲波傳播的影響。當(dāng)氣泡分布... 

【文章來源】：華北電力大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－】液體中球形氣泡示意圖??

華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文??差增大到０．５７０７１?（圖２－２ｂ）時(shí)，氣泡的時(shí)域圖出現(xiàn)細(xì)微的變化，氣泡半徑仍然隨??時(shí)間出現(xiàn)有規(guī)律的周期性變化，但每個(gè)周期內(nèi)氣泡半徑出現(xiàn)六個(gè)極大值；這說明??氣泡振蕩器隨著初始相位差的增大出現(xiàn)了分叉，倍周期分叉是氣泡振蕩器由周期??振蕩發(fā)展為混沌振蕩的主要途徑。圖２－２ｃ所示為初始相位差增大到０．５８０７１時(shí)的??時(shí)域圖，此時(shí)氣泡仍處于周期振蕩狀態(tài)，每個(gè)周期內(nèi)氣泡半徑極大值為六個(gè)，圖??２－２ｃ與圖２－２ａ的差別相對于圖２－２ｂ與圖２－２ａ的差別更加明顯。當(dāng)初始相位差增??大到０．７００ＴＴ時(shí)，氣泡半徑隨時(shí)間的變化有相似但不完全相同的重復(fù)，沒有固定的??規(guī)律，此時(shí)氣泡已經(jīng)逐步發(fā)展為混沌振蕩。??由上述分析｜?｜Ｊ以發(fā)現(xiàn)，時(shí)域圖雖然能很直觀的表現(xiàn)出氣泡半徑隨時(shí)間的變化??規(guī)律，但在判斷氣泡非線性特性時(shí)耑要迎過肉眼觀察每幅圖的區(qū)別

（ｄ）?（／）＝０．７００ｔｉ??圖２－３不同初始相位差時(shí)氣泡振蕩的相圖??圖２－３ｃ，圖２－２ａ到圖２－２ｃ），由于驅(qū)動(dòng)聲場總強(qiáng)度沒有發(fā)生變化，故而發(fā)展過??程中氣泡的最大振幅基本沒有變化，氣泡振蕩器的單次分叉不會(huì)影響其最大振幅。??圖２－３ｄ是氣泡混沌振蕩的相圖，它是一條沒有規(guī)律的無限長曲線。將圖２－３ｄ和??圖２－３ａ、２－２ｂ、２－３ｃ可以發(fā)現(xiàn)，驅(qū)動(dòng)聲場強(qiáng)度一定的情況下，處于混沌振蕩狀態(tài)??的氣泡振蕩更加劇烈。從圖２－２ｄ也可以看出，此時(shí)氣泡的最大振幅要高于周期??振蕩時(shí)的最大振幅。這說明混純的出現(xiàn)可以比較顯著地改變氣泡振蕩器的能量分??布情況。在一定情況下將其加以利用可以提高聲化學(xué)反應(yīng)器等的效率；在其他情??況下將混沌加以控制，可以更精確地控制和預(yù)測氣泡的行為。??時(shí)域圖和相圖都能比較直觀地展示氣泡的振蕩特性，但是受其表現(xiàn)形式的限??制，每幅圖只能展示一組參數(shù)下氣泡振蕩的相關(guān)數(shù)據(jù)。但有些時(shí)候，需要對不同??參數(shù)時(shí)氣泡的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和對比

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