多泡声空化及发光特性研究
发布时间：2021-03-09 04:50
超声空化问题的研究在物理,化学,生物和医学等相关领域中具有很高的应用价值和发展前景。多泡空化问题属于复杂的多体问题,是当前研究的难点,也是未来发展的重点研究方向。本文从理论上研究了规则排列的多泡空化和无规则排列的泡群的空化特性,揭示了多泡空化问题中的一些重要特性。在实验上对注入氦气和氩气的磷酸溶液中多泡声致发光进行了观察和记录,并对其光谱进行了初步测量和分析。具体研究内容及主要结果如下:首先,通过考虑多气泡辐射场和液体可压缩性的耦合多泡非线性Keller-Miksis方程,并考虑了气泡边界传热效应,对三泡和五泡模型中周围大空泡对中间小空泡空化效应的影响进行了研究。结果发现,周围空泡与中间空泡的距离、驱动声幅和频率固定的条件下,当周围空泡环境尺寸和数量适当时中间空泡可以被完全抑制或可以延迟膨胀。延迟膨胀的中间空泡崩溃时的泡内温度可高于相同环境尺寸的单泡泡内温度,当中间空泡延迟膨胀时,周围空泡与中间空泡之间的次Bjerknes力变化规律表现为先排斥后吸引,此规律不同于正常膨胀的两个空泡之间次Bjerknes力的变化规律。其次,对注入He气和Ar气的磷酸溶液中多泡声致发光实验进行了观察,对观...
【文章来源】：内蒙古民族大学内蒙古自治区
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１船舶螺旋桨“空蚀”现象??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１．?＂Ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ?ｅｒｏｓｉｏｎ＂?ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ?ｏｆ?ｓｈｉｐ＇ｓ?ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ．??
?内蒙古民族大学硕士学位论文?３??ｔｉ?ｔ２?ｔ３??＜?＞?＜－？?＜?？??纖??？■?＾?＾??５?ＪＯ?１５?２０?２５?３０?３５??时间（Ｐ＊?）??图１．２单空化气泡半径－时间变化曲线??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｒａｄｉｕｓ－ｔｉｍｅ?ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?ｓｉｎｇｌｅ?ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ?ｂｕｂｂｌｅ．??从发现空化现象以来，人们对其研宄从未停止过，但由于实验条件的限制人们??一直只能观察和探测液体中多泡的空化，可这对气泡的捕捉、测量、分析等研宂制??造了很大的困难，人们一直在思考该如何解决这个难题。在１９８４年的时候，密西西??比大学的研宄者Ｌ．Ａ．Ｃｒｕｍ在一次实验中驱动声压在０．１７±０．０３ＭＰａ附近看到过一个??较为稳定的单个气泡的发光现象，为此在１９８５年的时候发表过一篇论文而这个??现象的发现对他有了重要的启发，也肯定了他的研宄思路。在１９８９年，Ｌ．Ａ．Ｃｒｍｎ??和攻读博士研究生的学生Ｄ．Ｆ．Ｇａｉｔａｎ改进了在实验中使用的容器后Ｄ．Ｆ．Ｇａｉｔａｎ在他??导师的指导下做了一些重要的实验工作。Ｄ．Ｆ．Ｇａｉｔａｎ在实验中主要对不同水除气比??例下对声压进行调节来寻找单气泡的发光，终于他发现水除气至其饱和浓度的２０％??左右，超声声压在１．２－１．４大气压下成功实现了驻波声场中稳定的单气泡的声空化和??声致发光卜１７１?（Ｓｉｎｇｌｅ?ｂｕｂｂｌｅ?ｓｏｎｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ，简称?ＳＢＳＬ）。??单泡声致发光的气泡相比多泡空化产生的气泡，可以更稳定的存在于一个点上，??空间上是定位的，而且单气泡在振荡的过程中几乎能够完美的保持球对称性，在时??间上单
４?多泡声空化及发光特性研究???義??图１．３单泡声致发光实验容器??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３．?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｖｅｓｓｅｌ?ｏｆ?ｓｉｎｇｌｅ?ｂｕｂｂｌｅ?ｓｏｎｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ．??随着学者们对声致发光现象研宄的深入，也提出了很多关于气泡运动方面的假??设后来发现气泡塌缩时的能量是最集中的，此时能量上升１２个数量级Ｂ＇］。气??泡塌缩时能把里面的气体瞬间压缩到发光条件时可想而知气泡壁的速度是非常快??的。对此，在１９９７年，ＷｅｎｉｎｇｅｒＫ．Ｒ．在实验中利用米氏散射法，对单泡的运动行为??进行了直接的观察，测量了气泡的半径变化和气泡壁振荡的速度变化，他发现当气??泡塌缩到最小体积附近时气泡壁上的速度可超过四马赫，达到最小半径时发出的光??脉冲在五百皮秒左右，气泡的加速度也超过重力加速度１１个数量级［２２］。??单泡声致发光现象到目前为止也是整个物理界中研究的热门话题之一。至今为??止单气泡的发光机理还没有形成定论，还存在着一些争议。对于单泡声致发光的机??理有以下几种解释，分别是冲击波机制ｗｌ、喷注形成机制Ｍ、碰撞导致辐射机制Ｂ５）??和量子真空辐射机制。由于目前的实验条件还不足以揭示声致发光现象的准确机??制，因此很有必要利用各种有效手段去探索和研宂声空化物理现象。??多泡空化是指液体中产生大量的尺寸不一的空化气泡，而由于大量的空化气泡??之间的相互作用会使每一个气泡的运动变得复杂，有的时候气泡和气泡之间相互吸??弓Ｉ，而有的时候也会相互排斥，从而也会形成由多个气泡组成的不同形状结构的泡??群，这种泡群的运动行为成为了人们对研宄多泡空化的切入点。多泡空化的一种重??要效应就是多
本文编号：3072279
【文章来源】：内蒙古民族大学内蒙古自治区
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１船舶螺旋桨“空蚀”现象??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１．?＂Ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ?ｅｒｏｓｉｏｎ＂?ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ?ｏｆ?ｓｈｉｐ＇ｓ?ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ．??
?内蒙古民族大学硕士学位论文?３??ｔｉ?ｔ２?ｔ３??＜?＞?＜－？?＜?？??纖??？■?＾?＾??５?ＪＯ?１５?２０?２５?３０?３５??时间（Ｐ＊?）??图１．２单空化气泡半径－时间变化曲线??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｒａｄｉｕｓ－ｔｉｍｅ?ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?ｓｉｎｇｌｅ?ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ?ｂｕｂｂｌｅ．??从发现空化现象以来，人们对其研宄从未停止过，但由于实验条件的限制人们??一直只能观察和探测液体中多泡的空化，可这对气泡的捕捉、测量、分析等研宂制??造了很大的困难，人们一直在思考该如何解决这个难题。在１９８４年的时候，密西西??比大学的研宄者Ｌ．Ａ．Ｃｒｕｍ在一次实验中驱动声压在０．１７±０．０３ＭＰａ附近看到过一个??较为稳定的单个气泡的发光现象，为此在１９８５年的时候发表过一篇论文而这个??现象的发现对他有了重要的启发，也肯定了他的研宄思路。在１９８９年，Ｌ．Ａ．Ｃｒｍｎ??和攻读博士研究生的学生Ｄ．Ｆ．Ｇａｉｔａｎ改进了在实验中使用的容器后Ｄ．Ｆ．Ｇａｉｔａｎ在他??导师的指导下做了一些重要的实验工作。Ｄ．Ｆ．Ｇａｉｔａｎ在实验中主要对不同水除气比??例下对声压进行调节来寻找单气泡的发光，终于他发现水除气至其饱和浓度的２０％??左右，超声声压在１．２－１．４大气压下成功实现了驻波声场中稳定的单气泡的声空化和??声致发光卜１７１?（Ｓｉｎｇｌｅ?ｂｕｂｂｌｅ?ｓｏｎｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ，简称?ＳＢＳＬ）。??单泡声致发光的气泡相比多泡空化产生的气泡，可以更稳定的存在于一个点上，??空间上是定位的，而且单气泡在振荡的过程中几乎能够完美的保持球对称性，在时??间上单
４?多泡声空化及发光特性研究???義??图１．３单泡声致发光实验容器??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３．?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｖｅｓｓｅｌ?ｏｆ?ｓｉｎｇｌｅ?ｂｕｂｂｌｅ?ｓｏｎｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ．??随着学者们对声致发光现象研宄的深入，也提出了很多关于气泡运动方面的假??设后来发现气泡塌缩时的能量是最集中的，此时能量上升１２个数量级Ｂ＇］。气??泡塌缩时能把里面的气体瞬间压缩到发光条件时可想而知气泡壁的速度是非常快??的。对此，在１９９７年，ＷｅｎｉｎｇｅｒＫ．Ｒ．在实验中利用米氏散射法，对单泡的运动行为??进行了直接的观察，测量了气泡的半径变化和气泡壁振荡的速度变化，他发现当气??泡塌缩到最小体积附近时气泡壁上的速度可超过四马赫，达到最小半径时发出的光??脉冲在五百皮秒左右，气泡的加速度也超过重力加速度１１个数量级［２２］。??单泡声致发光现象到目前为止也是整个物理界中研究的热门话题之一。至今为??止单气泡的发光机理还没有形成定论，还存在着一些争议。对于单泡声致发光的机??理有以下几种解释，分别是冲击波机制ｗｌ、喷注形成机制Ｍ、碰撞导致辐射机制Ｂ５）??和量子真空辐射机制。由于目前的实验条件还不足以揭示声致发光现象的准确机??制，因此很有必要利用各种有效手段去探索和研宂声空化物理现象。??多泡空化是指液体中产生大量的尺寸不一的空化气泡，而由于大量的空化气泡??之间的相互作用会使每一个气泡的运动变得复杂，有的时候气泡和气泡之间相互吸??弓Ｉ，而有的时候也会相互排斥，从而也会形成由多个气泡组成的不同形状结构的泡??群，这种泡群的运动行为成为了人们对研宄多泡空化的切入点。多泡空化的一种重??要效应就是多
本文编号：3072279
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wulilw/3072279.html
