声空化工程初步*

声空化气泡内的高温、高压和高密度是声空化工程的机理和基础。该文简要回顾了国内外声空化理论和实验研究的进展,针对当前在液体中进行工业规模声处理等声能应用方面的现状和存在的问题,提出了扩大声能应用的一种可能途径——声空化空间分布控制并在实验室内进行了实验研究。结果表明该方法具有可行性。在此基础上,文中给出了基于空化空间分布控制方法在稠油井口辅助降粘和高固污泥预处理方面取得声空化工程初步应用的两个例子。现场的试验结果表明,这两种声空化工程化样机在实际现场工况条件下,均取得了较好的应用效果。最后,对当前声空化工程应用前景进行了初步探讨。     

超声空化的研究方法及进展

综述了超声空化研究的各种方法及研究进展,总结了空化研究中存在的问题,简要介绍了超声空化在基因导入方面应用的新进展。     

绕水翼初生游离型空化流动结构

为了研究初生空化流动形态及其紊流流场结构,采用高速录像技术观察了绕Clark-Y型水翼初生空化的空化形态,应用LDV分别测量了无空化和初生空化条件下的紊流流场分布.结果表明,绕水翼小攻角无分离流动区域的初生空化形态呈游离发夹涡型空泡团结构,但其具有和单泡相同的发展过程;初生空化和无空化紊流流场的速度和紊流强度没有发现有规律性的差异,初生游离型空穴的形成与发展过程,对雷诺平均流场没有显著的影响.     

声空化学术讨论会在北京召开

2003年12月21日-22日在北京中国科学院声学研究所举办了声空化学术讨论会。除中科院声学所外,中科院物理所、同济大学声学所、南京大学声学所、陕西师范大学、清华大学、东南大学、南京铁道医学院等单位,对声空化机理及化学和生物方面应用从事研究的人员20余人参加了会议。会上交流了参加单位近两三年来的研究工作,并进行了讨论。应崇福、李同保、钱梦骤、冯若、陈伟中、王龙、安宇、林书玉、     

不均匀伴流场中螺旋桨空化的黏性流数值模拟和低频噪声预报

阐述了采用空化黏流CFD瞬态模拟和脉冲球形气泡辐射噪声理论相结合的思路在螺旋桨空化低频噪声谱预报上的应用方法。预报了全附体SUBOFF潜艇标称伴流条件下的NSRDC4383五叶大侧斜桨和某七叶大侧斜桨的片空化低频噪声谱,分析了桨叶负载和空化程度对线谱成分及其谱源级的影响。空化模拟时采用作者提出的且可信性经过验证的改进Sauer空化模型和修正SST湍流模型。噪声谱预报时空化体积由空化特征长度求取,较空泡表面球形等价假设更加合理。计算表明,七叶桨较五叶桨的确具有负载小、空化初生延迟、空化低频线谱噪声低的特征。在相同的基于航速的空化数下,非均匀进流与桨叶相互作用会明显增加线谱成分及其谱源级。在伴流、空化数和转速一定时,随着负载减小,推力、力矩和桨叶空化面积均会减小,但空化体积加速度幅度却变大,离散线谱噪声级增加且由奇次谐频为主转变为以偶次谐频为主;当仅减小空化程度时,谐频线谱成分明显被抑制,且1 kHz频率处谱源级减小2.54 dB。较完整地构建了螺旋桨空化水动力和噪声性能评估的数值平台,可用于指导艇尾低噪声桨的数值设计。      

液体薄层中的超声空化*

液体薄层中的超声空化,因其边界及所处空间的特殊性,而呈现出非常独特的空化结构和演化行为,在超声清洗、超声钎焊、表面处理、近场声悬浮、超声化学等领域都有所应用。该文梳理了近几年该课题组在液体薄层中的超声空化研究中的一些成果,力图揭示液体薄层内空泡、空化云、空化场的运动和分布规律,及其产生、发展和演化过程,以期对液体薄层中的超声空化行为有一个相对清晰和完整的认识。     

中国声学学会检测声学分科学会成立大会暨学术讨论会在扬州市召开

经过近半年的筹备,检测声学分科学会成立大会暨学术讨论会于1986年10月6日到9日在扬州市召开.来自全国从事检测声学研究及检测声学技术应用,有关生产厂家的教授、专家及工程技术人员近60人参加了会议. 会议收到七十年代以来迅速发展的光声效应及其应用;压电换能器特性分析及性能测试方面的论文共35篇,分别在大会及分组会上进行了交流.同时相     

涡流二极管空化流动的数值计算

为了研究涡流二极管内空化现象的机理特性及对其性能的影响,我们假设流体为气液混相均质,并考虑不可凝结气相,采用基于组分输运方程,求解了涡流二极管全流道内气液混相均质流的雷诺平均N-S方程以及气相组分输运方程。数值计算结果显示了空化形成时涡流二极管入口、出口及旋流腔内的流场形态,研究表明:涡流二极管空化现象主要发生在流体切向进入时旋流腔和中心管的中心部位;空化流是由于液体在中心旋流场低压条件下汽化,同时不可凝结气体由于亨利定律在旋转流场形成的压力梯度下而发生的输运效应综合形成的;空化流由于强旋涡的原因对涡流二极管的性能产生明显的影响。上述结论对涡流二极管的设计及其指导工程应用具有重要的价值。     

离心泵启动过程瞬态空化特性的试验研究

为分析离心泵在快速启动过程中的空化特性及其对启动性能的影响.对离心泵在不同入口压力条件和启动历程下启动的瞬态水力特性进行试验研究,给出了不同转速和加速度条件下无空化启动的瞬态性能,分析了启动过程空化产生后的基本特性及其对瞬态性能的影响,给出了启动速度大小对瞬态空化的影响.结果显示,在低入口压力和高转速条件下,离心泵在很短时间内的快速启动过程中,空化的产生也不可避免,严重的空化使性能明显下降并出现扬程的波动现象,但加速过程对空化的产生具有一定的抑制作用.     

超声空化现象影响因素的实验研究

超声空化在许多不同的学科和工业生产中有着广泛的应用。超声空化的应用与声场的分布及空化的机理密切相关,精准地反映空化场和空化机理是超声空化技术实际应用的关键。该文通过分析采集的声信号和金属箔膜空蚀法对空化区域随液位发生变化的现象进行研究,并利用Matlab对金属箔膜空蚀程度量化。实验发现,超声波会在液面与实验箱体底部形成驻波场。在某一液体温度下,随着液位高度的变化,超声空化现象的出现具有周期性。并且,在同一液位下,当超声功率改变时,空化区域强度分布情况随之改变。小功率时各空化区域空化强度分布均匀,当功率增大到一定时,会出现空化屏蔽现象。该研究为超声清洗设备的改良提供了借鉴,对进一步认识和利用超声空化效应具有重要意义。     

亚临界水中超声激励空化泡动力学分析

考察亚临界水中压力和温度对超声空化泡动力学的影响。应用非线性Rayleigh-Plesset方程模拟空化泡运动过程,并利用Matlab软件编程求数值解,用碘量法测定超声在亚临界水中的声空化产额。结果表明:当亚临界水的压力相似文献   

超声在植物学领域的应用

本文综述了超声在植物学研究和实践中的应用。研究涉及超声提取和分析植物体内的各种成份，超声导致的空化作用及其对植物体的影响，以及超声对植物染色体的影响等；应用超声可以分散、破碎细咆；超声还具清洁作用。在植物领域中超声的应用主要是利用了超声的空化作用、机械作用和热效应。     

关于表述空化场强弱术语的讨论

声空化是声学中特别是超声学中一个极其重要的物理现象。然而,尽管对于声空化的研究已经有着极长的历史,但仍然有一些极基础的理论问题有待解决。如何来描述或表征声空化状态的强弱程度,就是这样一类的问题。该文对所谓的“空化强度”概念提出质疑,并对影响声空化现象的一些因素做出分析,相应地指出解决问题的一些建议,以期人们对这个无论在理论研究和实际应用方面都有重要意义的问题深入研究。     

高压对冲空化射流降解有机废水的实验研究

水力空化是一种新型污水处理技术,但目前研究较多的孔板、文丘里管等简单的空化发生装置处理效果不甚理想。本文提出高压对冲空化射流强化有机物降解的概念,并开发了一种新型污水处理装置,并以含典型染料罗丹明B的废水降解为例,进行了系统实验研究.结果表明:高压对冲空化射流对含有罗丹B的废水有良好降解效果.单独采用高压对冲空化射流技术,罗丹明B降解过程符合一阶反应动力学特性,最优条件下罗丹明B降解率可达到71%.与单喷嘴射流相比,射流对冲作用可以将罗丹明B降解率提高1.3倍.对冲空化射流与过氧化氢氧化在罗丹明B降解过程中存在相互强化作用。高压对冲空化射流装置在能量利用率方面存在明显优势.本文的研究结果可为水力空化在污水处理领域的实际应用提供数据支撑.     

国外声学简讯

目前超声普遍用于医学临床.用于其是否在人体中产生危害的问题一直为人们所关注.在去年第十二届国际声学会议上,美国密西西比大学的L.A.Crum教授介绍了他对临床超声在离休组织中产生空化效应的研究结果,并对活体组织的空化效应作了讨论.生物组织中的空化效应能产生自由基,这被认为对生物组     

脉冲超声激励下SonoVue微泡的瞬态空化特性

将SonoVue微泡从临床疾病诊断拓展至治疗引起了诸多研究人员的兴趣。为了平衡治疗效率和生物安全性,深入理解声学参数和SonoVue微泡瞬态空化的关系至关重要。本研究自行制备仿体容器放置SonoVue微泡,使用1 MHz发射换能器激励其产生空化效应,另一个7.5 MHz的聚焦换能器接收声信号,经放大及高速数据采集后送上位机处理。通过深入分析信号的时频域特征,我们提出以宽带信号的能量及其随时间变化曲线的半高宽来表征瞬态空化的剂量(ICD)和相对持续时间(ICP),并确定:瞬态空化的发生和ICD依赖于峰值负声压,但ICP随峰值负声压的增加而减小;脉冲重复频率和脉冲持续时间都和ICD及ICP正相关;且脉冲持续时间的影响较大。这些结果有望为SonoVue微泡的治疗应用提供理论支持。      

绕空化器自然空化与通气空化的对比

本文采用高速全流场显示技术和动态应变式测力系统相结合对比了绕圆盘空化器自然空化流场与通气空化流场流动结构和影响因素。结果表明,自然空化和通气空化在流场形态上有着相同的发展过程:初生空化、带状空化、团状空化、半透明超空化和透明超空化;空化数是自然空化主要影响因素之一,通气量是通气空化主要影响因素之一。通气能够促进绕空化器空化流动发展程度。     

激光协同聚焦超声辐照生物样品增强热效应的实验和理论研究

对中等强度聚焦超声在生物样品中产生的热效应以及激光协同超声增强热效应进行了实验和理论研究。实验上,对生物和仿生样品在超声作用和激光协同超声作用下加热情况进行测量,通过对比表明,激光协同超声作用于生物样品,引起空化效应以及温度升高更为明显。同时,理论上对聚焦超声在生物样品中衰减产生的热效应、超声空化以及激光协同超声增强空化及其产生热效应进行机理分析。通过对机理的分析表明,激光引起的光致核化使超声空化更易于产生,有效的增强空化效应,进而增强热效应。为对具体实验给出量化分析和估算,通过理论与实验结果相拟合,对超声传播引起的温度升高进行计算,并估算超声和激光协同超声产生空化微泡对加热效应的不同贡献,为空化效应在超声治疗中的贡献提供参考数据。      

双泡模型共振频率的超声空化动力学研究

该研究旨在研究双泡模型的自然共振频率对超声空化的影响,通过理论计算研究了自然共振频率的影响因素,以及单频超声和双频超声与自然共振频率的关系。研究结果表明：气泡初始半径是影响自然共振频率的主要因素;低频驱动下的非线性波动程度会比高频的更加剧烈,当驱动频率等于气泡自然共振频率时,超声空化的效果更好;双频超声取气泡自然共振频率时超声空化效果远远优于单频超声驱动。该研究在超声医学和理解超声空化特性方面有着重要的意义。     

绕Hydronautics水翼空化旋涡的高速录像观察

为了解hydronautics超空化水翼的绕流流场特性,采用高速摄像机等流动显示设备,在空化水洞中针对此种超空化水翼进行了一系列绕流流场显示实验。实验结果表明,绕这种超空化水翼的空化形成与发展,均与产生于翼型前端 (吸力面)和尾端(压力面)的旋涡或二者的结合体:空化涡街有关;空化数的大小,决定了空化涡街形成与溃灭的不同特征;当空化数较低时,涡街中空化旋涡的扩张形成了闭合的超空化区域。