超聲空化問題的研究在物理,化學(xué),生物和醫(yī)學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域中具有很高的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景。多泡空化問題屬于復(fù)雜的多體問題,是當(dāng)前研究的難點(diǎn),也是未來發(fā)展的重點(diǎn)研究方向。本文從理論上研究了規(guī)則排列的多泡空化和無規(guī)則排列的泡群的空化特性,揭示了多泡空化問題中的一些重要特性。在實(shí)驗(yàn)上對(duì)注入氦氣和氬氣的磷酸溶液中多泡聲致發(fā)光進(jìn)行了觀察和記錄,并對(duì)其光譜進(jìn)行了初步測量和分析。具體研究內(nèi)容及主要結(jié)果如下:首先,通過考慮多氣泡輻射場和液體可壓縮性的耦合多泡非線性Keller-Miksis方程,并考慮了氣泡邊界傳熱效應(yīng),對(duì)三泡和五泡模型中周圍大空泡對(duì)中間小空泡空化效應(yīng)的影響進(jìn)行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn),周圍空泡與中間空泡的距離、驅(qū)動(dòng)聲幅和頻率固定的條件下,當(dāng)周圍空泡環(huán)境尺寸和數(shù)量適當(dāng)時(shí)中間空泡可以被完全抑制或可以延遲膨脹。延遲膨脹的中間空泡崩潰時(shí)的泡內(nèi)溫度可高于相同環(huán)境尺寸的單泡泡內(nèi)溫度,當(dāng)中間空泡延遲膨脹時(shí),周圍空泡與中間空泡之間的次Bjerknes力變化規(guī)律表現(xiàn)為先排斥后吸引,此規(guī)律不同于正常膨脹的兩個(gè)空泡之間次Bjerknes力的變化規(guī)律。其次,對(duì)注入He氣和Ar氣的磷酸溶液中多泡聲致發(fā)光實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了觀察,對(duì)觀... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古民族大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１船舶螺旋槳“空蝕”現(xiàn)象??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１．?＂Ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ?ｅｒｏｓｉｏｎ＂?ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ?ｏｆ?ｓｈｉｐ＇ｓ?ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ．??

?內(nèi)蒙古民族大學(xué)碩士學(xué)位論文?３??ｔｉ?ｔ２?ｔ３??＜?＞?＜－？?＜?？??纖??？■?＾?＾??５?ＪＯ?１５?２０?２５?３０?３５??時(shí)間（Ｐ＊?）??圖１．２單空化氣泡半徑－時(shí)間變化曲線??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｒａｄｉｕｓ－ｔｉｍｅ?ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?ｓｉｎｇｌｅ?ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ?ｂｕｂｂｌｅ．??從發(fā)現(xiàn)空化現(xiàn)象以來，人們對(duì)其研宄從未停止過，但由于實(shí)驗(yàn)條件的限制人們??一直只能觀察和探測液體中多泡的空化，可這對(duì)氣泡的捕捉、測量、分析等研宂制??造了很大的困難，人們一直在思考該如何解決這個(gè)難題。在１９８４年的時(shí)候，密西西??比大學(xué)的研宄者Ｌ．Ａ．Ｃｒｕｍ在一次實(shí)驗(yàn)中驅(qū)動(dòng)聲壓在０．１７±０．０３ＭＰａ附近看到過一個(gè)??較為穩(wěn)定的單個(gè)氣泡的發(fā)光現(xiàn)象，為此在１９８５年的時(shí)候發(fā)表過一篇論文而這個(gè)??現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)對(duì)他有了重要的啟發(fā)，也肯定了他的研宄思路。在１９８９年，Ｌ．Ａ．Ｃｒｍｎ??和攻讀博士研究生的學(xué)生Ｄ．Ｆ．Ｇａｉｔａｎ改進(jìn)了在實(shí)驗(yàn)中使用的容器后Ｄ．Ｆ．Ｇａｉｔａｎ在他??導(dǎo)師的指導(dǎo)下做了一些重要的實(shí)驗(yàn)工作。Ｄ．Ｆ．Ｇａｉｔａｎ在實(shí)驗(yàn)中主要對(duì)不同水除氣比??例下對(duì)聲壓進(jìn)行調(diào)節(jié)來尋找單氣泡的發(fā)光，終于他發(fā)現(xiàn)水除氣至其飽和濃度的２０％??左右，超聲聲壓在１．２－１．４大氣壓下成功實(shí)現(xiàn)了駐波聲場中穩(wěn)定的單氣泡的聲空化和??聲致發(fā)光卜１７１?（Ｓｉｎｇｌｅ?ｂｕｂｂｌｅ?ｓｏｎｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ，簡稱?ＳＢＳＬ）。??單泡聲致發(fā)光的氣泡相比多泡空化產(chǎn)生的氣泡，可以更穩(wěn)定的存在于一個(gè)點(diǎn)上，??空間上是定位的，而且單氣泡在振蕩的過程中幾乎能夠完美的保持球?qū)ΨQ性，在時(shí)??間上單

４?多泡聲空化及發(fā)光特性研究???義??圖１．３單泡聲致發(fā)光實(shí)驗(yàn)容器??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３．?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｖｅｓｓｅｌ?ｏｆ?ｓｉｎｇｌｅ?ｂｕｂｂｌｅ?ｓｏｎｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ．??隨著學(xué)者們對(duì)聲致發(fā)光現(xiàn)象研宄的深入，也提出了很多關(guān)于氣泡運(yùn)動(dòng)方面的假??設(shè)后來發(fā)現(xiàn)氣泡塌縮時(shí)的能量是最集中的，此時(shí)能量上升１２個(gè)數(shù)量級(jí)Ｂ＇］。氣??泡塌縮時(shí)能把里面的氣體瞬間壓縮到發(fā)光條件時(shí)可想而知?dú)馀荼诘乃俣仁欠浅？??的。對(duì)此，在１９９７年，ＷｅｎｉｎｇｅｒＫ．Ｒ．在實(shí)驗(yàn)中利用米氏散射法，對(duì)單泡的運(yùn)動(dòng)行為??進(jìn)行了直接的觀察，測量了氣泡的半徑變化和氣泡壁振蕩的速度變化，他發(fā)現(xiàn)當(dāng)氣??泡塌縮到最小體積附近時(shí)氣泡壁上的速度可超過四馬赫，達(dá)到最小半徑時(shí)發(fā)出的光??脈沖在五百皮秒左右，氣泡的加速度也超過重力加速度１１個(gè)數(shù)量級(jí)［２２］。??單泡聲致發(fā)光現(xiàn)象到目前為止也是整個(gè)物理界中研究的熱門話題之一。至今為??止單氣泡的發(fā)光機(jī)理還沒有形成定論，還存在著一些爭議。對(duì)于單泡聲致發(fā)光的機(jī)??理有以下幾種解釋，分別是沖擊波機(jī)制ｗｌ、噴注形成機(jī)制Ｍ、碰撞導(dǎo)致輻射機(jī)制Ｂ５）??和量子真空輻射機(jī)制。由于目前的實(shí)驗(yàn)條件還不足以揭示聲致發(fā)光現(xiàn)象的準(zhǔn)確機(jī)??制，因此很有必要利用各種有效手段去探索和研宂聲空化物理現(xiàn)象。??多泡空化是指液體中產(chǎn)生大量的尺寸不一的空化氣泡，而由于大量的空化氣泡??之間的相互作用會(huì)使每一個(gè)氣泡的運(yùn)動(dòng)變得復(fù)雜，有的時(shí)候氣泡和氣泡之間相互吸??弓Ｉ，而有的時(shí)候也會(huì)相互排斥，從而也會(huì)形成由多個(gè)氣泡組成的不同形狀結(jié)構(gòu)的泡??群，這種泡群的運(yùn)動(dòng)行為成為了人們對(duì)研宄多泡空化的切入點(diǎn)。多泡空化的一種重??要效應(yīng)就是多


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