单泡声致发光中气泡运动特性的Mie散射测量

运用光学Mie散射测量,实验研究了声致发光单泡的运动状态和发光光强受激励声场频率f及声压P_a变化的影响,结合动力学R-P方程拟合得到不同声压P_a下气泡半径随时间变化的动力学特征曲线——R(t)曲线,定量确定了气泡平衡半径R₀和压缩比R_max/R₀,并通过气泡振子模型给出的势能方程估算了气泡塌缩阶段的能量损耗。结果表明:适当控制谐振频率(△f/f₀~10^-4,f₀=21 kHz)和声压(1.2 atm~1.5 atm)可实现稳定的单泡声致发光;并且随着P_a的增大,气泡压缩比增大,回弹势能占总能量的比值逐渐减小(10^-1~10^-3),气泡在膨胀相聚集的大部分声能很可能以激波和热能形式释放。     

乙二醇溶液中圆锥泡声致发光的发光特性

利用一种改进后的U形管圆锥泡声致发光装置，研究了乙二醇溶液中圆锥泡声致发光的发光特性.实验结果表明，利用乙二醇溶液可以得到超强的单个发光脉冲，其脉冲宽度可以达到150 μs，其值远远高于其他方式产生的声致发光的脉冲宽度.测量得到的光谱为一从紫外到可见光波长范围的连续谱，在589 nm附近叠加有钠的3P-3S原子发射谱线.在钠的原子发射谱线两侧测量得到了Na-Ar分子激发态跃迁形成的蓝卫星带，并在声致发光实验中测得了Na-Ar的红卫星带以及钠的3S-4S原子发射谱线. 关键词： 圆锥泡声致发光 光脉冲 光谱 卫星带     

单泡声致发光过程的等离子体描述

对单泡声致发光过程采用等离子体描述,考虑了各种等离子体输运过程,假设了声致发光的轫致辐射机制,数值模拟的结果与实验很好地吻合,有力地支持了声致发光的热轫致辐射的解释.预言了声致发光中可能出现的极端电现象,对各物理量时空剖面的分析表明,强电场的出现对可能产生的RayleighTaylor不稳定性有制约作用,这可能是声致发光约1012能量汇集的原因之一.     

单泡声致发光过程的等离子体描述

对单泡声致发光过程采用等离子体描述,考虑了各种等离子体输运过程,假设了声致发光的轫致辐射机制,数值模拟的结果与实验很好地吻合,有力地支持了声致发光的热转向的解释,预言了声致发光中可能出现的极端电现象,对各物理量时空剖面的分析表明,强电场的出现中能产生的Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｔａｙｌｏｒ不稳定性有制约作用,这可能是声致发光约１０＾１２能量汇集的原因之一。     

水蒸气对声致发光单气泡稳定性的影响

在考虑水蒸气凝结与水的蒸发过程的基础上，推导了球形气泡形状稳定性方程-利用这个方程以及气泡运动时的气体扩散平衡条件，分别研究了环境水温217℃时声驱动频率为206kHz（溶于水中的氩气含量是其饱和度的14％）、环境水温0℃时声驱动频率为319kHz（溶于水中的氮气分压为20kPa，其中含1％氩气），以及环境水温20℃时声驱动频率为338kHz（溶于水中的氮气分压为20kPa，其中含1％氩气）可控制条件下气泡稳定性问题-理论计算结果与前人的实验数据比较，发现考虑水蒸气以后比忽略水蒸气对单气泡稳定区域 关键词： 声致发光 水蒸气 形状不稳定性 扩散平衡     

硫酸中多气泡声致发光光谱

非线性声波方程与气泡脉动方程联立, 可以描述声空化云中的声场以及任何一个气泡的脉动过程,为数值计算空化场问题提供了理论框架.计算的声压分布变化可以用来计算单气泡动力学,了解任何位置处气泡发光过程以及气泡内气体温度和压强变化等. 对浓硫酸中氙气泡空化云的计算定性符合实验观测, 只有钠原子线谱的计算结果相比实验观测有些出入.     

稀土盐水溶液单泡声致发光中的特征光谱

在溶有稀有气体的稀土盐氯化铽水溶液中进行了单泡声致发光光谱的研究. 在固定驱动超声频率、不同驱动声压下, 观察到了一系列OH自由基从第一激发态A²∑⁺到基态X²Π 各振动能级跃迁所产生的谱线, 包括波长307 nm处的(0, 0)跃迁谱线, 335 nm处的(0, 1)跃迁谱线以及276 nm处的(1, 0) 跃迁谱线等. 实验结果表明较高的驱动声压有利于 276 nm处谱线的产生, 而较低的驱动声压则有利于 307 与 335 nm 处谱线的产生. 通过定义线状光谱与连续谱的光强比, 定量地表征了线状光谱在总光谱中的相对强度, 并给出了驱动声压对各跃迁谱线光强比的影响. 关键词： 单泡声致发光 驱动声压 线状光谱 光强比     

有机溶液中圆锥泡声致发光

在U形管声致发光装置的基础上建立了一套新型的声致发光装置——直管圆锥泡声致发光装置. 利用此装置以有机溶液为液体介质得到了超强的发光脉冲并测量得到了其发光光谱. 结果表明发光光谱为一从紫外光至可见光波长范围的连续谱,上面叠加有C₂的d³Π_g→d³Π_u跃迁形成的五个序列谱带,分别对应于Δv=-2,Δv=-1,Δv=0,Δv< 关键词： 声致发光 光谱 斯旺带 振动温度     

测量单泡声致发光中气泡R(t)曲线的前向Mie散射技术

光干涉原理和Mie理论计算结果表明,单泡声致发光中气泡前向Mie散射的振荡信号,主要是由于气泡的透射光束和表面反射光束之间光干涉产生的.这些干涉波峰形成了测量气泡半径的空间标尺,标尺的单位长度δR由散射角θ,检测光波波长和流体光折射率确定,而每个波峰就是标尺的刻线,它们与该时刻的气泡半径大小一一对应.在30°-50°散射角范围内,利用前向Mie散射实验测定了单泡声致发光中气泡的最大半径,R(t)曲线及平衡半径,表明前向Mie散射是一种便捷的测定气泡运动特性的有效方法.     

声致发光气泡内水蒸气的影响

提出了一个单气泡声致发光的简单计算模型.这个模型是在均匀压强近似下，考虑质量和温度在气泡内的非均匀分布，同时考虑了水蒸气在气泡壁上的凝结与蒸发以及水蒸气在气泡内相对惰性气体的质量扩散.通过Saha方程估算气体电离密度，利用电子与离子、电子与中性粒子的轫致辐射，电子与离子的复合辐射公式估算气泡的辐射强度.不考虑化学反应，计算了不同水温时的气泡发光强度，发现当水温在0 ℃时轫致辐射发光模型比较符合实验结果，水温升高时，如水温为20 ℃或以上，轫致辐射发光模型的计算与实验结果出现数量级差别.考虑化学反应，轫致辐射发光模型的计算则总是比实验结果低2个数量级.     

声致发光单泡的Mie散射测量参数的理论计算

本文运用Mie散射理论系统地计算了适用于声致发光单泡的Mie散射测量参数，利用Dave倒推算法得出散射光强随半径及散射角的变化曲线I（R），I（θ），结果表明：适合于连续Mie散射测量，脉冲Mie散射测量及Mie散射定标的散射角及接收器张角是各不相同的。文中给出了合适的参数范围。     

声致发光气泡内的气体热力学性质

利用统计物理处理化学反应的理论（质量作用定理）,半定量地分析了惰性气体（单原子分子气体）和双原子分子气体在小气泡内不同的热力学性质。尽管在气泡内单原子分子和双原子分子气体都将在被压缩时产生冲击波,引起压强的急剧增大和温度升高,但由于在过程中双原子分子气体除要激发振动外,还要化学分解成为单原子分子气体,因此消耗很多积聚的热能,影响温度的进一步上升,最终无法产生大量电离的带电粒子去发光。这可能就是双原子分子气体气泡不能引起声致发光,而惰性气体气泡则能发光的原因。     

测量单泡声致发光中气泡R(t)曲线的前向Mie散射技术

光干涉原理和Mie理论计算结果表明,单泡声致发光中气泡前向Mie散射的振荡信号,主要是由于气泡的透射光束和表面反射光束之间光干涉产生的. 这些干涉波峰形成了测量气泡半径的空间标尺,标尺的单位长度δR由散射角θ,检测光波波长和流体光折射率确定,而每个波峰就是标尺的刻线,它们与该时刻的气泡半径大小一一对应. 在30°—50°散射角范围内,利用前向Mie散射实验测定了单泡声致发光中气泡的最大半径,R(t)曲线及平衡半径,表明前向Mie散射是一种便捷的测定气泡运动特性的有效方法. 关键词： 单泡声致发光 前向Mie散射 光干涉     

声致发光微气泡内稠密等离子体的暗示

尽管声致发光气泡的表观温度1）达到太阳的2倍,但气泡内接近20%的电离度仍然令人感到很大的疑惑.自从1933年发现声致发光现象（即通过空化气泡把声能转化成光能）以来,在大约60年的时间里,它一直被认为是多气泡特有的现象.     

声致发光

本文介绍了声致发光的研究概况、现行的“热点”机制及其面临的问题,最后指出了研究声致发光的意义。     

声致发光

对当前非线性声学界和物理学界的一个热门课题———单泡声致发光现象的研究，进行了系统的评述，并介绍了有关最新的进展和应用前景     

不同类型气泡组成的混合泡群声空化特性

声空化实验中经常观察到由许多空化气泡组成的各种泡群结构.本文利用气泡群及群内任一气泡的Rayleigh-Plesset方程并结合van der Waals型过程方程,研究了不同类型气泡组成的混合泡群中的气泡半径、泡内温度和群内压力脉冲变化规律,得到以下结果:相同尺寸相同气体气泡和相同尺寸不同气体气泡组成的两种泡群中气泡所含的不同气体对泡内温度有较明显的影响,但对气泡半径变化和群内压力脉冲峰值的影响较小;不同尺寸相同气体气泡和不同尺寸不同气体气泡组成的两种混合泡群中,随着大气泡数的增多,大小气泡内温度开始快速下降,之后大泡内温度逐渐趋近于纯大气泡组成泡群的泡内温度,小泡内温度逐渐趋近于许多大泡辐射作用下的单一小气泡泡内温度;气泡崩溃时产生的压力脉冲峰值,先急剧减小到拐点,之后平稳增加并逐渐趋近于纯氩气大气泡和纯氦气大气泡组成泡群内的压力脉冲峰值;群内大气泡数占比对泡群空化特性有重要影响,只有大气泡数占比达到一定值后泡群中才能出现不同尺寸气泡同时崩溃的现象.     

声驻波场中空化泡的动力学特性

以水为工作介质, 考虑了液体的可压缩性, 研究了驻波声场中空化泡的运动特性, 模拟了驻波场中各位置处空化泡的运动状态以及相关参数对各位置处空化泡在主Bjerknes力作用下运动方向的影响. 结果表明: 驻波声场中, 空化泡的运动状态分为三个区域, 即在声压波腹附近空化泡做稳态空化, 在偏离波腹处空化泡做瞬态空化, 在声压波节附近, 空化泡在主Bjerknes 力作用下, 一直向声压波节处移动, 显示不发生空化现象; 驻波场中声压幅值增加有利于空化的发生, 但声压幅值增加到一定上限时, 压力波腹区域将排斥空化泡, 并驱赶空化泡向压力波节移动, 不利于空化现象的发生; 当声频率小于初始空化泡的共振频率时, 声频率越高, 由于主Bjerknes 力的作用将有更多的空化泡向声压波节移动, 不利于空化的发生, 尤其是驻波场液面的高度不应是声波波长的1/4; 当声频率一定时, 空化泡初始半径越大越有利于空化现象的发生, 但当空化泡的初始半径超过声频率的共振半径时, 由于主Bjerknes力的作用将有更多的空化泡向声压波节移动, 不利于空化的发生.