流体中气泡的磁场效应

发布时间：2022-07-11 10:14

　　空化泡在磁场环境下动力学行为的研究对基于空化应用的领域意义重大。为对磁场条件下流体中气泡动力学行为作全面理解,本文分别针对弱导电流体和强导电流体,基于不同的理论并利用不可压缩流体的N-S方程,建立了在超声场和磁场共同作用下弱导电流体—水和强导电流体—镓中空化单泡的动力学方程,并运用四阶-龙格库塔方法数值研究了两种流体中空化泡的磁场效应,数值研究工作如下:1)对弱导电流体—水中空化泡的磁场效应进行了研究。首先,从能量角度理论分析计算了磁场能有效抑制水中空泡振动时的取值下限大小。其次,数值分析了不同磁场强度作用下水中空化泡的振动过程。发现磁场对空化泡振动抑制微弱,若要产生有效的影响,磁感应强度至少应大于0.5T;在强磁场下,磁场对气泡的抑制作用明显,且磁场对气泡产生的附加压强的大小随着磁场的增大而增大。2)对强导电流体—镓中空化泡的磁场效应进行了研究。首先,数值研究了强磁场对镓流体中气泡振动的阻尼效应和磁场对气泡声致发光强度的影响。其次,对磁力作用项的性质进行了理论分析与数值模拟,揭示了磁场与气泡作用可能的耦合机制。第三,考虑到数值计算量较大,为方便计算,对气泡动力学方程做了无量纲化,并基... 

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 磁场调控微泡运动的研究现状
    1.3 本文研究目的、内容及方法
第2章 水中空化单泡的磁场效应
    2.1 物理模型
    2.2 数学模型
        2.2.1 连续性方程
        2.2.2 动量方程
        2.2.3 气泡动力学方程推导
    2.3 数值方法
        2.3.1 龙格-库塔方法
        2.3.2 四阶龙格-库塔方法流程图
        2.3.3 空化泡运动方程的求解
    2.4 数值结果与分析
        2.4.1 有效磁场范围估算
        2.4.2 磁场对水介质中气泡运动的影响
    2.5 小结
第3章 镓流体中气泡的磁场效应
    3.1 物理模型
    3.2 数学模型
        3.2.1 电磁力
        3.2.2 气泡动力学方程推导
    3.3 数值方法
    3.4 数值结果与分析
        3.4.1 强磁场对镓流体中气泡振动的阻尼效应
        3.4.2 磁场对气泡声致发光强度的影响
        3.4.3 磁力作用项的性质分析
        3.4.4 无量纲参数
        3.4.5 驱动声场对气泡振动稳定性的影响
        3.4.6 磁场对气泡非线性振动稳定性的影响
        3.4.7 磁场对泡内温度及泡内气压的影响
        3.4.8 磁场对液体空化阈值的影响
    3.5 小结
第4章 总结与展望
    4.1 主要结论
    4.2 进一步工作展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的科研成果及参加科研项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]强超声在空化液体中的反常衰减[J]. 杨景,王寻,陈伟中.  声学学报. 2016(05)
[2]匀强磁场对水中气泡运动的影响[J]. 莫润阳,吴临燕,詹思楠,张引红.  物理学报. 2015(12)
[3]均匀磁场中初始静止的液态金属在电流作用下三维运动的数值研究[J]. 王进进,张杰,倪明玖.  中国科学院大学学报. 2015(02)
[4]电磁力对导电流体二维流动的影响[J]. 刘洋,游亚戈,叶寅,曹雪玲.  新能源进展. 2014(03)
[5]空化泡液体外围压强的分布[J]. 张鹏利,林书玉,张涛.  应用声学. 2012(02)
[6]数值模拟磁场作用下气泡在导电流体中运动[J]. 潘毅,倪明玖.  工程热物理学报. 2012(01)
[7]底吹氩气和旋转磁场复合作用对两相流动行为影响[J]. 王芳,李宝宽.  东北大学学报(自然科学版). 2011(09)
[8]磁场作用下单个气泡在磁性液体中的行为[J]. 毕勤成,施东晓,何永清,邱晟华.  热科学与技术. 2010(03)
[9]超声微泡造影剂的发展及最新临床应用研究[J]. 赵金花,惠春,陈亚珠.  中国医学物理学杂志. 2010(02)
[10]超声、磁共振多功能微气泡造影剂的制备和应用[J]. 杨芳,李熠鑫,陈忠平,顾宁.  科学通报. 2009(09)

博士论文
[1]移动磁场作用下钢液湍流的大涡模拟及气液两相流行为的研究[D]. 王芳.东北大学 2008

硕士论文
[1]磁性流体的宏观动力学模拟与实验验证[D]. 黄光平.苏州大学 2008



本文编号：3657980