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超声场下刚性界面附近溃灭空化气泡的速度分析

郭策 祝锡晶 王建青 叶林征

超声场下刚性界面附近溃灭空化气泡的速度分析

郭策, 祝锡晶, 王建青, 叶林征
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  • 为了揭示刚性界面附近气泡空化参数与微射流的相互关系, 从两气泡控制方程出发, 利用镜像原理, 建立了考虑刚性壁面作用的空化泡动力学模型. 数值对比了刚性界面与自由界面下气泡的运动特性, 并分析了气泡初始半径、气泡到固壁面的距离、声压幅值和超声频率对气泡溃灭的影响. 在此基础上, 建立了气泡溃灭速度和微射流的相互关系. 结果表明: 刚性界面对气泡振动主要起到抑制作用; 气泡溃灭的剧烈程度随气泡初始半径和超声频率的增加而降低, 随着气泡到固壁面距离的增加而增加; 声压幅值存在最优值, 固壁面附近的气泡在该最优值下气泡溃灭最为剧烈; 通过研究气泡溃灭速度和微射流的关系发现, 调节气泡溃灭速度可以达到间接控制微射流的目的.
      通信作者: 郭策, guoce1027@163.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 50975265, 51275490)和山西省自然科学基金(批准号: 2013011024-5)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-09-11
  • 修回日期:  2015-10-31
  • 刊出日期:  2016-02-05

超声场下刚性界面附近溃灭空化气泡的速度分析

  • 1. 中北大学机械与动力工程学院, 太原 030051
  • 通信作者: 郭策, guoce1027@163.com
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 50975265, 51275490)和山西省自然科学基金(批准号: 2013011024-5)资助的课题.

摘要: 为了揭示刚性界面附近气泡空化参数与微射流的相互关系, 从两气泡控制方程出发, 利用镜像原理, 建立了考虑刚性壁面作用的空化泡动力学模型. 数值对比了刚性界面与自由界面下气泡的运动特性, 并分析了气泡初始半径、气泡到固壁面的距离、声压幅值和超声频率对气泡溃灭的影响. 在此基础上, 建立了气泡溃灭速度和微射流的相互关系. 结果表明: 刚性界面对气泡振动主要起到抑制作用; 气泡溃灭的剧烈程度随气泡初始半径和超声频率的增加而降低, 随着气泡到固壁面距离的增加而增加; 声压幅值存在最优值, 固壁面附近的气泡在该最优值下气泡溃灭最为剧烈; 通过研究气泡溃灭速度和微射流的关系发现, 调节气泡溃灭速度可以达到间接控制微射流的目的.

English Abstract

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