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低频超声空化场中柱状泡群内气泡的声响应

王成会 莫润阳 胡静

低频超声空化场中柱状泡群内气泡的声响应

王成会, 莫润阳, 胡静
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  • 本文在气泡群振动模型的基础上, 考虑气泡间耦合振动的影响, 得到了均匀柱状泡群内振动气泡的动力学方程, 以此为基础分析了低频超声空化场中柱形气泡聚集区内气泡的非线性声响应特征. 气泡间的耦合振动增加了系统对每个气泡的约束, 降低了气泡的自然频率, 增强了气泡的非线性声响应. 随着气泡数密度的增加, 气泡的自然共振频率降低, 受迫振动气泡受到的抑制增强. 数值分析结果表明: 1)驱动声波频率越低, 气泡的初始半径越小, 气泡数密度变化对气泡最大半径变化幅度的影响越大; 2)气泡振动幅值响应存在不稳定区, 不稳定区域分布与气泡初始半径、驱动声波压力幅值、驱动声波频率等因素有关. 在低频超声波作用下, 对初始半径处在1-10 m之间的空化气泡而言, 气泡初始半径越小, 气泡最大半径不稳定区分布范围越大, 表明小气泡具有更强的非线性特征. 因此, 气泡初始半径越小, 声环境变化对空化泡声响应稳定性影响越显著.
      通信作者: 王成会, wangld001@snnu.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11204168,11474191)和中央高校基本科研业务费(批准号:Gk201603102)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-03-29
  • 修回日期:  2016-05-06
  • 刊出日期:  2016-07-20

低频超声空化场中柱状泡群内气泡的声响应

  • 1. 陕西师范大学, 超声学重点实验室, 西安 710062
  • 通信作者: 王成会, wangld001@snnu.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11204168,11474191)和中央高校基本科研业务费(批准号:Gk201603102)资助的课题.

摘要: 本文在气泡群振动模型的基础上, 考虑气泡间耦合振动的影响, 得到了均匀柱状泡群内振动气泡的动力学方程, 以此为基础分析了低频超声空化场中柱形气泡聚集区内气泡的非线性声响应特征. 气泡间的耦合振动增加了系统对每个气泡的约束, 降低了气泡的自然频率, 增强了气泡的非线性声响应. 随着气泡数密度的增加, 气泡的自然共振频率降低, 受迫振动气泡受到的抑制增强. 数值分析结果表明: 1)驱动声波频率越低, 气泡的初始半径越小, 气泡数密度变化对气泡最大半径变化幅度的影响越大; 2)气泡振动幅值响应存在不稳定区, 不稳定区域分布与气泡初始半径、驱动声波压力幅值、驱动声波频率等因素有关. 在低频超声波作用下, 对初始半径处在1-10 m之间的空化气泡而言, 气泡初始半径越小, 气泡最大半径不稳定区分布范围越大, 表明小气泡具有更强的非线性特征. 因此, 气泡初始半径越小, 声环境变化对空化泡声响应稳定性影响越显著.

English Abstract

参考文献 (19)

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