不同幅度的空化泡动力学演化过程
超声波通过液体时,当声压超过某一阈值,液体中会产生大量可见的气泡,这种微米量级的气泡称为空化泡.空化泡以和声场相同的频率作非线性的膨胀和收缩,当驱动声压进一步增大,这些气泡还会在塌缩时发光,这就是声致发光.值得指出的是上世纪90年代初Gaitan”1”等发现的单泡声致发光,在直接推动声致发光研究的同时,其声悬浮技术也有力地推动了空化泡动力学的发展.空化泡的动力学理论是基于Rayleigh气泡动力学方程的.该方程是一个关于球形气泡半径的非线性常微分方程.对它进行数值计算,可以获得气泡半径的演化过程,其主要特征为:缓慢的膨胀和急剧的收缩.只有在小幅近似下,可以退化为线性常微分方程,得到解析解.在实验上,多采用Mie散射的方法”2”来测量气泡的动力学演化过程.Mie散射的技术成熟,具有直至纳秒级的快速响应,但是它只能测量气泡半径的相对值,并且具有很强的角度相关性”3”.人们很自然地想到用高速成像的方法来直接观测气泡的时间演化过程,但是由于空化泡的大小是微米量级,人们不得不在相机前面加上显微镜,这导致进入相机的光流量显著下降.因此,直接使用高速相机成像并不能获得高精度的气泡演化过程.本文采用基于相机的锁相积分成像技术对不同幅度振荡的空化泡进行测量,认识空化泡半径从线性演化向非线性演化的转变过程.
超声波 演化过程 空化泡
刘亚楠 陈伟中 黄威 高贤娴
近代声学重点实验室,南京大学声学研究所
国内会议
厦门
中文
255-256
2006-10-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）