聲空化可以激發(fā)大量的空化泡�？栈輧�(nèi)形成的高溫高壓,泡外產(chǎn)生的聲微流、沖擊波和噴注等可以形成各種物理、化學和生物學效應。利用這些效應,人們可以實現(xiàn)超聲清洗、滅活、萃取、治療等一系列應用。但是,聲空化至今沒有得以在工業(yè)上大規(guī)模應用,其主要原因是點聲源在非理想液體中傳播會面臨著聲衰減、空間維度引起的衰減。更嚴重的是,當液體空化后,換能器輻射端面產(chǎn)生的大量的空化泡會阻礙聲波的傳播,形成空化屏蔽,最終發(fā)生空化的范圍僅局限在換能器附近。本文從實驗出發(fā),研究了水槽中的聲場分布,并對測得的數(shù)據(jù)進行擬合,進而分析出各種衰減對聲傳播的影響并且得出了衰減系數(shù)。在理論上,本文對配置在圓盤外壁的環(huán)狀聲源所激發(fā)的聲場進行理論建模,通過數(shù)值模擬,實現(xiàn)聲波內(nèi)聚抵消聲波在傳播過程中的衰減,改善空化均勻性。另外,本文也探討了環(huán)狀聲源內(nèi)聚能力的有限性,我們認為環(huán)狀聲源內(nèi)聚能力是有限的,存在一個臨界半徑,超過這個半徑,內(nèi)聚能力將不足以抵消衰減。最后,在環(huán)狀聲源的基礎上,本文提出了調(diào)控工作液體的溫度差來改變不同位置處的液體的空化閾值,確保在高聲壓處,液體具有高空化閾值;低聲壓處,低空化閾值,最終有效地改善了空化場的空間均勻性... 

【文章來源】：南京大學江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：53 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

空化泡的?

?ｓｉｚｅ?ｃｏｌｌａｐｓｅ??圖１．１空化泡的形成、成長和破裂。圖片摘自文獻［７］。??瞬態(tài)聲空化和穩(wěn)態(tài)聲空化??根據(jù)空化泡壽命的長短，聲空化可分為瞬態(tài)聲空化（Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ?ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ）和穩(wěn)??態(tài)聲空化（Ｓｔａｂｌｅ?ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ）。瞬態(tài)聲空化指的是空化泡會很快破裂，只做有限次??的脈動�？栈葜車目偮晥鍪球寗勇晥龊推渌栈莅l(fā)射的次級聲場的疊加，??并且其他空化泡發(fā)射的次級聲場與液體中空化核的位置有關，因此，空化泡周圍??的總聲場是一個瞬息萬變的聲場，空化所產(chǎn)生的空化泡也只能是瞬態(tài)的，會很快??破裂消失。瞬態(tài)聲空化形態(tài)變化很難測量，但是在氣泡縮塌破裂的瞬間，氣泡內(nèi)??部產(chǎn)生局部高溫高壓脈沖，伴隨著沖擊波的形成，同時在化學上形成高活性物質(zhì)??［５

哈佛大學的Ｆ．?Ｇ．?Ｂｌａｋｅ研宂了空化閾值＆和空化核半徑４之現(xiàn)液體中的空化核隨壓力增大而收縮，隨壓力減少而膨脹。但當值之后，再增加壓力空化核并不會再收縮，而是繼續(xù)增大。這就被激活的過程，如圖１．３所示。這個臨界點的壓力值就是后人稱閾值＆?［１５］：??４（７??ｍ＋瓦’?〇＿環(huán)境壓力，Ａ．是液體飽和蒸氣壓，＾是液體表面張力系數(shù)，尺半徑：??Ｋ＝，＇ｏ，ＬＪＬ?Ｐ〇?＋?Ｐ＇．?■?（�。玻悖罚颟�?Ｊ??

【參考文獻】：
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本文編號：3116120