超声波作用下空化泡和悬浮粒子间的微流分布及相互作用

发布时间：2020-12-29 21:09

　　高强度的超声波作用于液体引起的空化效应称为超声空化。超声波的应用范围较广,如微泡造影技术、超声清洗、超声提取以及高强度超声治疗技术等。多气泡动力学的研究是空化效应研究的基础。超声波在液体中的应用范围很广,与超声波应用相关的传声介质通常是复杂介质,如液体和微粒杂质(或颗粒、膜状包覆物等)的混合体、不同种类液体的混合体,同时,液体内还可能存在气泡等。空化泡和悬浮粒子间的相互作用对于侵蚀研究及医学应用等具有重要的意义。前人已经发展了较为成熟的单气泡动力学理论,但是对气泡和悬浮粒子间的相互作用以及它们周围微流分布的理论研究还相对落后,大多数都是实验探究。基于此,本文对平面波入射时水中空化泡和悬浮粒子间的微流分布及相互作用进行了分析和研究,重点对平面波为入射波时水中空化泡和悬浮粒子周围的微流分布以及空化泡和悬浮粒子间的相互作用进行了理论推导和数值仿真,主要包含以下几个方面的内容:1.基于声波动理论,推导并给出了平面波入射时,水中非刚性球和刚性球的散射声波表达式,为进一步研究空化泡和悬浮粒子周围的微流分布奠定了基础。2.利用平面声波散射理论,推导并给出了平面波入射时水中空化泡和悬浮粒子周围声流的表... 

【文章来源】：陕西师范大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图３－２?￥?（７＾＝／＾对悬浮粒子周围声流分布的影响

??的变化进行了仿真，结果如图３－３所示。研究结果表明，当ｒ，／／？，小于１．２时，悬浮??粒子外声流速度的切向分量大小随着介质质点相对位置坐标的增大而急速增大，??而其声流速度径向分量的大小则增加的较为缓慢。当ｒ，／戽大于１．２时，悬浮粒子??外声流速度的切向分量大小随着介质质点相对位置坐标的增大而急速减小，而其??声流速度径向分量的大小则基本不变。因此，声流分布在悬浮粒子外一个有限的??范围内。??＾?－０－４?■????ＩＬ?Ｖ＾?■??—切向部分??—径向部分??＿１１?１．５?２?２．５?３?３．５?４??ｒ＇ｍ＇??图３－３?＝７＾０，?＝；ｒ／４）对悬浮粒子周围声流速度矢量的影响。??Ｆｉｇ．?３－３?Ｓｔｒｅａｍｉｎｇ?ｖｅｌｏｃｉｔｙ?ｖｅｒｓｕｓ?ｒｊＲ＾?＝?／？ｐ０，?＝?ｎ／Ａ））．??（３）气泡半径的影响??为了进一步分析空化泡半径对悬浮粒子周围声流速度的影响，利用（３－１７）和??（３－３４）式对悬浮粒子周围声流速度分量的大小和方向随矣／巧的变化进行了仿真

图３４尾／＃（￡）?＝苹对悬浮粒子周围声流速度的影响。??Ｆｉｇ．?３－４?Ｓｔｒｅａｍｉｎｇ?ｖｅｌｏｃｉｔｙ?ｖｅｒｓｕｓ?Ｒ＾ＪＲｔ?（Ｄ?＝?Ｒ＾?＋＾，０，?＝ｎ／Ａ）?■??的影响??析间隙距离对悬浮粒子周围声流速度的影响，利用（３－１７）和（３围声流速度分量的大小和方向随ＺＴ／尾的变化进行了仿真，究结果表明，气泡和悬浮粒子间的相互作用随着间隙距离的和悬浮粒子周围声流速度分量的大小将减小，尤其是悬浮粒分量减小更为迅速。仿真结果与参考文献［５２］中气泡对悬浮悬浮粒子和气泡间的间隙距离与气泡平衡半径的比值ｒ的变－９－０－２＇?－??

【参考文献】：
期刊论文
[1]Theoretical analysis of interaction between a particle and an oscillating bubble driven by ultrasound waves in liquid[J]. 武耀蓉,王成会.  Chinese Physics B. 2017(11)
[2]超声场中空化泡对悬浮粒子微流的影响[J]. 武耀蓉,王成会,莫润阳,陈时.  陕西师范大学学报(自然科学版). 2017(04)
[3]超声场中悬浮粒子对空化微流的影响[J]. 武耀蓉,王成会,陈时.  南京大学学报(自然科学). 2017(01)

硕士论文
[1]目标散射声场模拟及散射体尺寸的计算[D]. 刘学芳.陕西师范大学 2017



本文编号：2946325