發(fā)布時間：2021-03-09 04:50

　　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,是當前研究的難點,也是未來發(fā)展的重點研究方向。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。在實驗上對注入氦氣和氬氣的磷酸溶液中多泡聲致發(fā)光進行了觀察和記錄,并對其光譜進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),對三泡和五泡模型中周圍大空泡對中間小空泡空化效應(yīng)的影響進行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn),周圍空泡與中間空泡的距離、驅(qū)動聲幅和頻率固定的條件下,當周圍空泡環(huán)境尺寸和數(shù)量適當時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,當中間空泡延遲膨脹時,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空泡之間次Bjerknes力的變化規(guī)律。其次,對注入He氣和Ar氣的磷酸溶液中多泡聲致發(fā)光實驗進行了觀察,對觀... 

【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??時間（Ｐ＊?）??圖１．２單空化氣泡半徑－時間變化曲線??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｒａｄｉｕｓ－ｔｉｍｅ?ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?ｓｉｎｇｌｅ?ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ?ｂｕｂｂｌｅ．??從發(fā)現(xiàn)空化現(xiàn)象以來，人們對其研宄從未停止過，但由于實驗條件的限制人們??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難題。在１９８４年的時候，密西西??比大學(xué)的研宄者Ｌ．Ａ．Ｃｒｕｍ在一次實驗中驅(qū)動聲壓在０．１７±０．０３ＭＰａ附近看到過一個??較為穩(wěn)定的單個氣泡的發(fā)光現(xiàn)象，為此在１９８５年的時候發(fā)表過一篇論文而這個??現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)對他有了重要的啟發(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改進了在實驗中使用的容器后Ｄ．Ｆ．Ｇａｉｔａｎ在他??導(dǎo)師的指導(dǎo)下做了一些重要的實驗工作。Ｄ．Ｆ．Ｇａｉｔａｎ在實驗中主要對不同水除氣比??例下對聲壓進行調(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)定的存在于一個點上，??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??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)光實驗容器??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３．?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｖｅｓｓｅｌ?ｏｆ?ｓｉｎｇｌｅ?ｂｕｂｂｌｅ?ｓｏｎｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ．??隨著學(xué)者們對聲致發(fā)光現(xiàn)象研宄的深入，也提出了很多關(guān)于氣泡運動方面的假??設(shè)后來發(fā)現(xiàn)氣泡塌縮時的能量是最集中的，此時能量上升１２個數(shù)量級Ｂ＇］。氣??泡塌縮時能把里面的氣體瞬間壓縮到發(fā)光條件時可想而知氣泡壁的速度是非常快??的。對此，在１９９７年，ＷｅｎｉｎｇｅｒＫ．Ｒ．在實驗中利用米氏散射法，對單泡的運動行為??進行了直接的觀察，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)當氣??泡塌縮到最小體積附近時氣泡壁上的速度可超過四馬赫，達到最小半徑時發(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個數(shù)量級［２２］。??單泡聲致發(fā)光現(xiàn)象到目前為止也是整個物理界中研究的熱門話題之一。至今為??止單氣泡的發(fā)光機理還沒有形成定論，還存在著一些爭議。對于單泡聲致發(fā)光的機??理有以下幾種解釋，分別是沖擊波機制ｗｌ、噴注形成機制Ｍ、碰撞導(dǎo)致輻射機制Ｂ５）??和量子真空輻射機制。由于目前的實驗條件還不足以揭示聲致發(fā)光現(xiàn)象的準確機??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??之間的相互作用會使每一個氣泡的運動變得復(fù)雜，有的時候氣泡和氣泡之間相互吸??弓Ｉ，而有的時候也會相互排斥，從而也會形成由多個氣泡組成的不同形狀結(jié)構(gòu)的泡??群，這種泡群的運動行為成為了人們對研宄多泡空化的切入點。多泡空化的一種重??要效應(yīng)就是多


本文編號：3072279