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圆锥泡声致发光气泡动力学过程的理论分析
引用本文:何寿杰,哈静,李雪辰,李庆,王龙.圆锥泡声致发光气泡动力学过程的理论分析[J].力学学报,2007,39(6):727-731.
作者姓名:何寿杰  哈静  李雪辰  李庆  王龙
作者单位:河北大学物理科学与技术学院 河北农业大学理学院 河北大学物理科学与技术学院 河北大学物理科学与技术学院 中国科学院物理研究所
基金项目:国家自然科学基金,河北大学校内青年基金
摘    要:在绝热压缩模型的基础上, 详细讨论了圆锥泡声致发光中气泡运动的动力学过程,得到 了气泡塌陷速度方程、气泡内压强方程以及温度方程. 结果显示在气泡进入圆锥腔的初始阶 段,气泡的塌陷速度随着压缩半径的不断减小近似线性地增加;然后随着压缩半径的进一步 减小,气泡塌陷的加速度逐渐减小;当气泡塌陷速度达到最大值后,随着气泡压缩半径的 进一步减小, 塌陷速度迅速下降至零. 在假设初始气压为1000\,Pa的基础上,理论分析 得到气泡的最高塌陷速度可以达到5.8\,m/s; 气泡的最小压缩半径可以达 到1.37\,cm, 相应的气泡内极限压强超过$4.5\times10^5$\,Pa, 极限温度超 过3\,150\,K, 而液流能够提供给气泡的能量达到0.02\,J. 理论推导得到的结果 可以比较好地用来解释实验中的现象. 最后分析得到气泡内的初始气 压对气泡所能达到的极端条件有着重要的影响.

关 键 词:圆锥泡声致发光  塌陷速度方程  绝热压缩  压缩半径  压强
文章编号:0459-1879(2007)06-0727-05
收稿时间:2007-03-21
修稿时间:2007-03-21

THEORETICAL STUDY ON DYNAMIC PROCESS OF CONICAL BUBBLE SONOLUMINESCENCE
He Shoujie,Ha Jing,Li Xuechen,Li Qing,Wang Long.THEORETICAL STUDY ON DYNAMIC PROCESS OF CONICAL BUBBLE SONOLUMINESCENCE[J].chinese journal of theoretical and applied mechanics,2007,39(6):727-731.
Authors:He Shoujie  Ha Jing  Li Xuechen  Li Qing  Wang Long
Institution:1.College of Physical Science and Technology, Hebei University, Baoding 071002, China;2.Institute of Science, Hebei Agriculture University, Baoding 071001, China;3. Institute of Physics, Chinese Academy of Science, Beijing 100080, China
Abstract:The dynamics process of the conical bubble sonoluminescence has been discussed based on the adiabatic process. The equations of velocity of bubble collapse, the pressure and temperature within the bubble have been achieved. Result show the velocity of collapsing bubble approximately linearly increases with the decrease of the radius of collapsing bubble firstly, then the maximal velocity of collapsing bubble can be achieved, subsequently the velocity of collapsing bubble quickly decreases. Based on the supposition of initial pressure equal to 1\,000\,Pa, the maximal value of the velocity of bubble collapse reaches 5.8\,m/s, the minimum radius of the bubble is 1.37\,cm, then the huge pressure of $4.5\times 10^5$\,Pa, the collapsing temperature above 37\,000\,K, and the maximal energy about 0.02\,J providing to the bubble can be achieved. The equations obtained in this paper could explain the phenomena of experiment. Finally, results show that the initial pressure within the bubble has important effects on the final extreme conditions.
Keywords:conical bubble sonoluminescence  velocity collapsing bubble  pressure of collapsing bubble  adiabatic collapse  radius of
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