超聲場中空化氣泡的融合機理及理論模型研究

《超聲場中空化氣泡的融合機理及理論模型研究》是依託南京理工大學，由焦俊傑擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：超聲場中空化氣泡的融合機理及理論模型研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：焦俊傑
• 依託單位：南京理工大學

項目摘要

隨著超聲技術的發展，超音波在超聲化學、超聲污染物降解和醫療等許多領域得到廣泛的套用。在超聲的作用下可以促使溶液中空化氣泡的聚集，促進氣泡的融合，有利於氣泡之間的能量轉換和物質傳遞，從而提高在上述領域的套用效率。因此，進一步研究超聲作用下空化氣泡的融合過程和機理將對超聲技術的套用有著非常重要的意義。本項目擬通過實驗獲取在超聲作用下，當超聲聲壓、頻率、氣泡的初始半徑以及間距不同時對氣泡之間液體薄膜間隙排水過程的影響；並在分析兩個氣泡融合的動力學過程的基礎上，以流體力學的基本方程為出發點，通過修正邊界條件，並結合超聲場中氣泡的振動方程，建立兩個氣泡的融合理論模型，對氣泡的融合過程進行數值仿真並與實驗結果進行對比，同時對超聲場中多個氣泡融合的過程進行實驗研究，建立多氣泡融合模型。該項研究對超聲技術的套用具有重要的意義，並為超音波的套用與拓展提供理論基礎。

結題摘要

隨著超聲技術的發展，超音波在超聲化學、超聲污染物降解和醫療等許多領域得到廣泛的套用。在超聲的作用下可以促使溶液中空化氣泡的聚集，促進氣泡的融合，有利於氣泡之間的能量轉換和物質傳遞，從而提高在上述領域的套用效率。因此，進一步研究超聲作用下空化氣泡的融合過程和機理將對超聲技術的套用有著非常重要的意義。本項目主要研究了在不同超聲聲壓和頻率作用下，當兩個氣泡之間的間距和半徑不同時，超聲對氣泡之間的液體薄膜間隙的形成、液體薄膜的排水以及液體薄膜破裂過程，在實驗的基礎上，以流體力學的基本方程為出發點，通過修正邊界條件，建立兩個氣泡融合的動力學模型，並對不同超聲參數作用下，當多個氣泡接觸以後，對多個氣泡的融合過程進行實驗研究，在兩個氣泡融合的理論模型的基礎上，考慮多個氣泡之間相互影響，建立多氣泡融合的理論模型。該研究對進一步揭示超聲對氣泡融合的影響機理，完整描述超聲作用下兩個氣泡融合的動力學過程，將對巨觀的預測超聲場中氣泡的分布和氣泡的大小具有一定的意義，為超聲技術的實際套用提供理論基礎，同時也為水下爆炸對艦船目標的毀傷提供一定的支撐。