超声波声孔效应中气泡动力学的研究

在超声快速制取组织细胞病理切片的过程中，发现激励信号对切片制取效果有明显的影响.为了掌握超声激励信号对组织细胞的影响规律，达到快速制取病理切片的最佳状态，从气泡空化模型入手，通过改变激励信号频率、声压、气泡初始半径和液体黏滞系数等参量，研究了声孔效应中气泡动力学激励机制.数值计算表明：空化泡振动随激励声压增强而升高，随液体黏滞系数增强而减弱；一定频率范围内空化泡振动能保持在膨胀、收缩和振荡的稳定空化状态，存在空化泡稳态振动的最佳激励频率；一定初始半径能保证空化泡产生稳定的振动，存在空化泡稳态振动幅度最大的初始半径.实际操作中，在频率、声压、初始半径和黏滞系数综合作用的若干空化阈内，声孔效应使超声快速法制取细胞组织切片获得最佳效果. 关键词： 声孔效应 超声空化 气泡振动 稳态空化域     

超声催化反应的研究现状和发展趋势

综述了近几十年来超声在催化反应领域中的研究成果,包括超声在均相和多相催化反应中的应用,探讨了超声在催化反应领域中的发展趋势。     

超声场下刚性界面附近溃灭空化气泡的速度分析

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.     

收缩扩张管内液氮空化流动演化过程试验研究

本文基于低温空化试验平台研究了收缩扩张流道内液氮非定常空化流动的演化过程. 试验采用高时空分辨率的高速摄像机对77 K液氮在不同空化数σ下空穴结构的演变进行了精细化的分析和研究. 利用试验得到的空穴长度和面积等数据, 定量分析了液氮空化流动的非定常特性与时空演变规律. 研究结果表明: (1)在相似来流速度和温度条件下, 随着空化数的减小, 液氮空化流动呈现四种典型流型, 空穴长度在2.5 h以内为初生空化、空穴长度在2.5 h ~ 7.5 h之间为片状空化、空穴长度在7.5 h ~ 15 h之间为大尺度云状空化, 空穴长度超过15 h为双云状空化, 且在大尺度云状空化和双云状空化阶段均捕捉到了回射流现象; (2)液氮空化流动从初生空化到双云状空化, 脱落空穴的尺度逐渐增大, 空穴面积脉动的幅值和准周期均有所增加. 同时, 在大尺度云状空化与双云状空化阶段, 喉口处堵塞效应对空化流动的影响显著增强; (3)相比于初生空化, 片状空化、大尺度云状空化以及双云状空化中脱落空穴的移动距离依次增加了0.97倍、2.65倍与2.68倍, 溃灭时间依次增加了1.18倍、3.59倍与4.47倍, 但溃灭速度依次减小了0.10倍、0.20倍与0.30倍. 除此之外, 对于双云状空化阶段, 存在两种显著不同的脱落空穴演化过程.      

绕Hydronautics水翼空化云流动的实验研究

采用高速全流场显示技术和DPIV对空化水翼近壁处的空化云流动形态和运动机理进行了讨论.结果表明:绕Hydronautics翼型的空化云运动是一个准周期性过程:稳定空泡团初生在翼型前部,向翼型后部发展布满整个翼面,在翼型后缘出现汽泡团旋涡,伴随反向运动,最终向下游脱落.当前条件下空泡团旋涡脱落周期约为74 ms.空化区与主流区的交界面上存在较大的速度梯度,一组对涡出现在翼型尾部处交界面上.此外,采用以空泡为示踪粒子的DPIV能够对空化流动流速分布进行有效测量.     

10－6—10－4m2/s黏度液体中靶受力学作用的测试与分析

通过自行研制的光纤传感器对不同黏度液体中材料靶后的力学作用进行研究，获得了液体黏度变化对等离子体烧蚀力、射流冲击力及空泡生存周期的影响. 实验结果表明：液体黏度相同时，靶材所受冲击力幅值随作用激光能量的增加单调上升；液体黏度增加时，靶材所受的冲击力减小，靶材的空化空蚀程度亦减小；受液体黏度增大的影响，空泡膨胀或收缩过程减缓，相应的生存周期也增大. 此外，对空泡溃灭周期公式进行修正, 结果表明修正后的理论估算值与实验值的一致性较好.     

Dynamical process of cavitation bubble adsorbed in gold nanoparticle under combined irradiations of laser and ultrasound

Under combined irradiation of laser and ultrasound,cavitary bubbles are generated on the surface of gold nanoparticle.The laser-induced thermal effect,ultrasonic cavitation effect and the synergistic effect of laser and ultrasound are studied by means of the investigation of the dynamical process for the vibration of the cavitation bubble,with different external conditions such as laser power,ultrasound intensity,etc.It is found that dynamical process of the cavitation bubble can be modified by the irradiation of laser or ultrasound.The enhancement of laser power can increase the critical radius of the cavitation bubble,while that of ultrasound may intensify the vibration.Cavitation bubble may become more stable due to the synergistic effect of laser and ultrasound.It is also found that variation of the coupling between laser and ultrasound can affect synergistic effect.