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耦合双泡声空化特性的理论研究 被引量:10
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作者 王德鑫 那仁满都拉 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期201-208,共8页
当双泡中心间距足够小时,由于气泡间辐射压力波的存在,作用在气泡上的压力不等于外部驱动压力.通过考虑双泡之间的辐射压力波,利用改进的Keller-Miksis方程,分别计算了不同大小、不同间距、含不同惰性气体的双泡在声空化过程中半径的变... 当双泡中心间距足够小时,由于气泡间辐射压力波的存在,作用在气泡上的压力不等于外部驱动压力.通过考虑双泡之间的辐射压力波,利用改进的Keller-Miksis方程,分别计算了不同大小、不同间距、含不同惰性气体的双泡在声空化过程中半径的变化、次Bjerknes力的变化和双泡内温度的变化.计算结果表明,当双泡大小不同时,小气泡受到的抑制作用较强,温度变化也比较大.随着双泡间距离从100μm增大到1 cm时,气泡间的次Bjerknes力的数量级从10^(-4)N减小到10^(-8)N.含不同惰性气体的耦合双泡在回弹阶段表现出明显不同的振荡规律. 展开更多
关键词 bjerknes 惰性气体 温度
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基于气泡统一方程的声场双气泡耦合作用研究 被引量:1
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作者 谈乃正 詹立蕾 +2 位作者 李世民 李帅 张阿漫 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期213-222,共10页
针对声致空化现象中双气泡相互作用力展开了研究。本文基于气泡动力学的基本理论,将气泡统一方程应用到声场中双气泡的耦合作用研究中,建立了可用于计算声场中多气泡耦合的理论模型,并以此研究了不同类型的声场中双气泡次Bjerknes力的... 针对声致空化现象中双气泡相互作用力展开了研究。本文基于气泡动力学的基本理论,将气泡统一方程应用到声场中双气泡的耦合作用研究中,建立了可用于计算声场中多气泡耦合的理论模型,并以此研究了不同类型的声场中双气泡次Bjerknes力的变化趋势。研究结果表明:在声压幅值较小的行进波声场中,对于非线性脉动的双气泡,其相互作用现象不仅与声场参数相关,还会受到双气泡初始体积比的影响。若固定其中一个气泡的初始体积,同时改变另一个气泡的初始体积,则双气泡间第1周期内的次Bjerknes力会在初始体积相等时达到第1个极值,随后呈现周期性的起伏,并在总体上呈增大趋势;而双气泡相互作用在声压幅值较大的行进波声场中会随初始半径比的增大持续增强,且周期性的起伏现象并不明显。在驻波声场中靠近波节的位置也能观测到这一现象。此外,本文还探究了非线性振动的双气泡在具有相同频率、不同声压幅值的组合波声场中的耦合效应。本文的研究可为声场中双气泡相互耦合作用以及气泡群动力学相关应用提供理论基础。 展开更多
关键词 声致空化 双气泡耦合 气泡统一方程 bjerknes 气泡初始体积比 行进波 驻波声场 反射波耗散
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声场中气泡间次Bjerknes力和气泡群聚现象 被引量:6
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作者 马艳 林书玉 徐洁 《陕西师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期40-44,56,共6页
基于双气泡耦合振动方程,研究了强声场中初始半径为10μm以上的两个球形气泡之间的次Bjerknes力,并探讨了驱动声压振幅、驱动频率、气泡间距和双泡的初始半径对次Bjerknes力的影响。结果表明:强声场中气泡运动的非线性效应,使泡间的次Bj... 基于双气泡耦合振动方程,研究了强声场中初始半径为10μm以上的两个球形气泡之间的次Bjerknes力,并探讨了驱动声压振幅、驱动频率、气泡间距和双泡的初始半径对次Bjerknes力的影响。结果表明:强声场中气泡运动的非线性效应,使泡间的次Bjerknes力增加,进而导致气泡大量聚集,互相牵制,形成稳定的气泡结构,即气泡群聚现象。 展开更多
关键词 bjerknes 气泡 非线性 气泡群聚
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非单频声场中耦合双泡振动特性研究
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作者 李娜 《云南大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期67-73,共7页
利用Keller-Miksis方程,计算了初始半径分别为2、5μm的耦合气泡在非单频声场中气泡半径、次Bjerknes力的变化规律.计算结果表明,非单频驱动声场中耦合双泡的半径、次Bjerknes力与驱动声压幅值、声压幅值之比、驱动频率有关.当声压幅值... 利用Keller-Miksis方程,计算了初始半径分别为2、5μm的耦合气泡在非单频声场中气泡半径、次Bjerknes力的变化规律.计算结果表明,非单频驱动声场中耦合双泡的半径、次Bjerknes力与驱动声压幅值、声压幅值之比、驱动频率有关.当声压幅值比、驱动频率一定时,驱动声压越大,最大膨胀半径越大、次Bjerknes力越大;驱动声压、驱动频率一定时,声压幅值比越大,最大膨胀半径越大、次Bjerknes力越大;当驱动声压的振幅、声压幅值比一定时,驱动频率越大,最大膨胀半径越小、次Bjerknes力越小. 展开更多
关键词 非单频驱动 耦合双泡 最大膨胀半径 bjerknes
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具有传质传热及扩散效应的双气泡的相互作用 被引量:1
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作者 乌日乐格 那仁满都拉 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第19期154-161,共8页
利用修正的Keller-Miksis方程与Noble-Abel-Stiffend-Gas状态方程相结合的模型,研究了超声作用下具有传质传热及扩散效应的双气泡间的相互作用,并与Mettin等[Mettin R,Akhatov I,Parlitz U,Ohl C D,Lauterborn W 1997 Phys.Rev.E 562924... 利用修正的Keller-Miksis方程与Noble-Abel-Stiffend-Gas状态方程相结合的模型,研究了超声作用下具有传质传热及扩散效应的双气泡间的相互作用,并与Mettin等[Mettin R,Akhatov I,Parlitz U,Ohl C D,Lauterborn W 1997 Phys.Rev.E 562924]给出的没有传质传热及扩散效应的双气泡间的相互作用进行了比较.结果表明,具有传质传热及扩散效应的双气泡间的次Bjerknes力和气泡归一化最大半径都大于没有传质传热及扩散效应的双气泡的相应量.随着其中一个气泡的初始半径的增大和驱动声压的增大,两种情况给出的次Bjerknes力的差别逐渐增大,而随着驱动频率的增大,两种情况给出的次Bjerknes力的差别逐渐减小.由此可见,传质传热和扩散效应对空化气泡间相互作用的次Bjerknes力具有重要影响. 展开更多
关键词 空化双泡 bjerknes 传质传热效应 扩散效应
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空化多泡中大气泡对小气泡空化效应的影响 被引量:4
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作者 清河美 那仁满都拉 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第23期161-169,共9页
依据超声场下形成的空化多泡的形状结构,建立了两种简化的多泡模型,即三泡模型和五泡模型,并利用考虑气泡之间相互作用和液体可压缩性的非线性Keller-Miksis方程,数值研究了三泡和五泡模型中周围大气泡对中间小气泡空化效应的影响.结果... 依据超声场下形成的空化多泡的形状结构,建立了两种简化的多泡模型,即三泡模型和五泡模型,并利用考虑气泡之间相互作用和液体可压缩性的非线性Keller-Miksis方程,数值研究了三泡和五泡模型中周围大气泡对中间小气泡空化效应的影响.结果表明,在适当条件下随着周围大气泡半径的逐渐增大,中间小气泡会被完全抑制或会发生延迟膨胀现象.延迟膨胀的小气泡崩溃时的泡内温度,当周围大气泡数适当多时,可以高于相同初始半径的单泡泡内温度.大小气泡之间的次Bjerknes力在小气泡延迟膨胀时表现为先排斥后吸引,而正常膨胀大小气泡之间的次Bjerknes力两次都是吸引力. 展开更多
关键词 多泡模型 延迟膨胀 泡内温度 bjerknes
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液体薄层中环链状空化泡云结构稳定性分析 被引量:2
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作者 李凡 张先梅 +5 位作者 田华 胡静 陈时 王成会 郭建中 莫润阳 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期176-183,共8页
为分析超声空化的薄层液体中稳定的环状气泡链结构,本文考虑气泡间次级声辐射影响,得到了表征气泡间相互作用的气泡基本动力学方程以及次Bjerknes力的表达式,数值分析了气泡平衡半径、声波频率和声压对纯液体区可能出现的单气泡所受的次... 为分析超声空化的薄层液体中稳定的环状气泡链结构,本文考虑气泡间次级声辐射影响,得到了表征气泡间相互作用的气泡基本动力学方程以及次Bjerknes力的表达式,数值分析了气泡平衡半径、声波频率和声压对纯液体区可能出现的单气泡所受的次Bjerknes力,发现环形泡链能够吸引液体区内的新生的半径小于2μm的气泡,这可能是一定条件下环形气泡链能够稳定存在的原因.随着驱动声波压力增加,气泡数密度增加,气泡间的耦合作用增强,液体区内的环形泡链结构可能被液体区内出现的大气泡或者气泡团破坏,进而导致环形结构演变成柱状、雾状乃至整个液体区均充满空化泡的情况发生.通过高速摄影机观察了强声场作用下换能器辐射面外侧液体薄层内空化初生至形成空化云团簇的整个过程,在空化云团簇中发现了局部同步崩溃并形成类纯液体薄层的现象,该液体薄层边界随时间振荡持续约4个声周期后被空化云团簇吞没,局部类纯液体区出现的位置具有随机性.实验观察结果和理论预测具有很好的一致性. 展开更多
关键词 超声空化结构 气泡群 bjerknes 稳定性
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次Bjerknes力作用下气泡的体积振动和散射声场 被引量:3
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作者 马艳 林书玉 鲜晓军 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期204-212,共9页
利用Lagrange方程得到了次Bjerknes力作用下气泡的体积振动方程,并探讨了次Bjerknes力作用下不同参数对气泡体积振动振幅和振动初相位的影响,研究了振动初相位差为π和0的气泡对在液体中形成的散射声场特征.结果表明:次Bjerknes作用力... 利用Lagrange方程得到了次Bjerknes力作用下气泡的体积振动方程,并探讨了次Bjerknes力作用下不同参数对气泡体积振动振幅和振动初相位的影响,研究了振动初相位差为π和0的气泡对在液体中形成的散射声场特征.结果表明:次Bjerknes作用力下,相邻气泡半径、气泡间距、多方指数均能影响气泡的体积振动振幅,气泡对的均衡半径、气泡间距和驱动频率则对气泡振动初相位产生明显影响;相距很近、相位相差为π的两个气泡的散射声压与气泡体积振动振幅、气泡间距、驱动频率和振动初相位有关,随声场距离成反比减小,与声场位置有关,其平均散射声功率是单个孤立气泡的1/6(kd_(12))~2半径相同、相距很近、相位相同的两个6气泡的散射声压与气泡振动初相位、体积振动振幅、气泡间距、驱动频率有关,随声场距离成反比减小,其平均散射声功率是单个孤立气泡的4倍. 展开更多
关键词 bjerknes 体积振动振幅 振动初相位 散射
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非球形效应对强声场中次Bjerknes力的影响 被引量:2
9
作者 马艳 林书玉 +1 位作者 徐洁 唐一璠 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期132-139,共8页
考虑了非球形气泡在声场中的形状振动,推导了非球形气泡和球形气泡之间的次Bjerknes力方程,数值模拟了声场中非球形气泡和球形气泡之间的次Bjerknes力和两个球形气泡之间的次Bjerknes力,并对非球形气泡和球形气泡之间的次Bjerknes力的... 考虑了非球形气泡在声场中的形状振动,推导了非球形气泡和球形气泡之间的次Bjerknes力方程,数值模拟了声场中非球形气泡和球形气泡之间的次Bjerknes力和两个球形气泡之间的次Bjerknes力,并对非球形气泡和球形气泡之间的次Bjerknes力的影响因素进行了分析讨论.研究结果表明:当驱动声压振幅大于非球形气泡的Black阈值且又能使得非球形气泡稳定振动时,在第一个声驱动周期内,非球形气泡和球形气泡之间的次Bjerknes力和两个球形气泡的次Bjerknes力方向差异较大,在大小上是两个球形气泡次Bjerkens力的数倍,且有着更长的作用距离.非球形气泡和球形气泡之间的次Bjerknes力取决于非球形气泡的形状模态、两个气泡初始半径的比值、驱动声压振幅、气泡间距和两个气泡的相对位置. 展开更多
关键词 非球形气泡 bjerknes 形状模态
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超声介导微泡对细胞的声致成孔作用中次Bjerknes力的影响
10
作者 徐良 林钟石 +1 位作者 沈圆圆 余皓 《生物医学工程学杂志》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期864-869,共6页
声致成孔通过超声介导微泡的空化作用使得细胞膜产生暂态孔隙,可以提高药物和基因的过膜转运效率。目前常见声致成孔中单个微泡在超声场中的动力学和单个微泡对细胞作用力学的研究,但是未见存在两个微泡相邻时对细胞产生声孔的可能性的... 声致成孔通过超声介导微泡的空化作用使得细胞膜产生暂态孔隙,可以提高药物和基因的过膜转运效率。目前常见声致成孔中单个微泡在超声场中的动力学和单个微泡对细胞作用力学的研究,但是未见存在两个微泡相邻时对细胞产生声孔的可能性的研究分析。本文分析超声场中两个微泡相邻情况下的一种声致成孔的情况,即建立微泡受到邻近另一微泡的次Bjerknes力作用时的动力学模型,及其对细胞的力学作用。本文根据实际可能的参数设置,通过数值模拟研究了:(1)超声和微泡等参数对次Bjerknes力值的影响;(2)在相邻稳态振动微泡给予的次Bjerknes力作用下,微泡对细胞膜的作用力;(3)当微泡给予细胞作用力超过细胞膜耐受剪切力阈值时产生声致成孔的可能性。通过模拟分析,本文给出了两个相邻微泡稳态振动时,可能产生声孔的超声照射和微泡参数,并首次发现相对于超声照射参数来说,微泡参数对次Bjerknes力的影响较大。 展开更多
关键词 超声介导微泡 细胞 bjerknes 声致成孔
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