聲空化可以激發(fā)大量的空化泡。空化泡內(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(xué)和生物學(xué)效應(yīng)。利用這些效應(yīng),人們可以實(shí)現(xiàn)超聲清洗、滅活、萃取、治療等一系列應(yīng)用。但是,聲空化至今沒(méi)有得以在工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用,其主要原因是點(diǎn)聲源在非理想液體中傳播會(huì)面臨著聲衰減、空間維度引起的衰減。更嚴(yán)重的是,當(dāng)液體空化后,換能器輻射端面產(chǎn)生的大量的空化泡會(huì)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(shí)驗(yàn)出發(fā),研究了水槽中的聲場(chǎng)分布,并對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,進(jìn)而分析出各種衰減對(duì)聲傳播的影響并且得出了衰減系數(shù)。在理論上,本文對(duì)配置在圓盤(pán)外壁的環(huán)狀聲源所激發(fā)的聲場(chǎng)進(jìn)行理論建模,通過(guò)數(shù)值模擬,實(shí)現(xiàn)聲波內(nèi)聚抵消聲波在傳播過(guò)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(rèn)為環(huán)狀聲源內(nèi)聚能力是有限的,存在一個(gè)臨界半徑,超過(guò)這個(gè)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(chǔ)上,本文提出了調(diào)控工作液體的溫度差來(lái)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(chǎng)的空間均勻性... 

【文章來(lái)源】：南京大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：53 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

空化泡的?

?ｓｉｚｅ?ｃｏｌｌａｐｓｅ??圖１．１空化泡的形成、成長(zhǎng)和破裂。圖片摘自文獻(xiàn)［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(zhǎng)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(huì)很快破裂，只做有限次??的脈動(dòng)�？栈葜�?chē)目偮晥?chǎng)是驅(qū)動(dòng)聲場(chǎng)和其他空化泡發(fā)射的次級(jí)聲場(chǎng)的疊加，??并且其他空化泡發(fā)射的次級(jí)聲場(chǎng)與液體中空化核的位置有關(guān)，因此，空化泡周?chē)??的總聲場(chǎng)是一個(gè)瞬息萬(wàn)變的聲場(chǎng)，空化所產(chǎn)生的空化泡也只能是瞬態(tài)的，會(huì)很快??破裂消失。瞬態(tài)聲空化形態(tài)變化很難測(cè)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(shí)在化學(xué)上形成高活性物質(zhì)??［５

哈佛大學(xué)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(dāng)值之后，再增加壓力空化核并不會(huì)再收縮，而是繼續(xù)增大。這就被激活的過(guò)程，如圖１．３所示。這個(gè)臨界點(diǎn)的壓力值就是后人稱(chēng)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(xiàn)】：
期刊論文
[1]A Theoretical Model for the Asymmetric Transmission of Powerful Acoustic Wave in Double-Layer Liquids[J]. 王尋,陳偉中,王奇,梁金福.  Chinese Physics Letters. 2017(08)
[2]強(qiáng)超聲在空化液體中的反常衰減[J]. 楊景,王尋,陳偉中.  聲學(xué)學(xué)報(bào). 2016(05)
[3]Quantitative calculation of reaction performance in sonochemical reactor by bubble dynamics[J]. 徐崢,安田啟司,劉曉峻.  Chinese Physics B. 2015(10)
[4]觀測(cè)包膜微泡在超聲場(chǎng)中的動(dòng)力學(xué)行為[J]. 梁金福,陳偉中,邵緯航,周超,杜聯(lián)芳,金利芳.  物理學(xué)報(bào). 2013(08)
[5]液體空間內(nèi)的非線性駐波[J]. 王成會(huì),林書(shū)玉.  中國(guó)科學(xué)（G輯:物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué)）. 2009(12)
[6]關(guān)于液體內(nèi)大規(guī)模聲處理中空化研究的幾點(diǎn)思考——再論聲空化工程[J]. 應(yīng)崇福.  應(yīng)用聲學(xué). 2008(05)
[7]單泡聲致發(fā)光現(xiàn)象——?dú)馀莸姆�(wěn)定性[J]. 錢(qián)夢(mèng)騄,彭若龍.  聲學(xué)技術(shù). 2003(02)



本文編號(hào)：3116120