1991年声学

在50年前,人们发现,当将照相感光乳剂放置在一流体的表面之上,而在这流体中有一中等振幅(约1atm)的声场作用时,这些乳剂就会暴光.促成声发光发现的因素是对可以形成H_2O_2的认识,其形成与出现强烈振动的气泡有关.出现强烈振动气泡的现象叫声空化.在声发光中,空化气泡破碎时发射光量子.因为导致空化/声发光所需要的声场能量密度是十分小的(马赫数为10~(-5),或10~(-11)V/atom),低能量的光子的出现已经暗示放大或会聚了11个数量级.     

超声波降解有机物溶液的气泡动力学研究

在超声波降解有机物溶液过程中,超声空化产生的高温高压以及空化泡振荡产生的激波在有机物溶液的降解中发挥重要作用.本文通过对超声波作用下气泡动力学的研究,讨论了超声波声压、频率、气泡初始半径等参量对有机物溶液降解效率的影响.研究发现,存在使降解效率极大的声压和频率。在空化稳定的情况下,存在一个使降解效率极大的气泡初始半径,降解效率随着黏滞系数的增大而减小。研究还发现,双频超声作用的空化效果比单频超声作用时强,与双频超声作用下有机物溶液降解率较大这一实验结果一致。     

声波在含气泡液体中传播特性及产热效应*

该文对含气泡液体中的声波方程采用线性分析方法,研究了超声波在含气泡液体中的传播特性以及产热效应。当声波在含气泡液体中传播时,气泡的存在会影响声波的传播,在声波频率接近气泡共振频率的频段内,声信号在液体中传播时剧烈衰减,而在声波频率远远高于或低于气泡共振频率时,声波的传播基本不受影响。在接近气泡共振的频段内,声波耗散的能量最终转化为热能。同时液体中的气泡会在声波驱动下径向振动并辐射声波,伴随气泡壁在液体中的粘滞振动,热量随之产生。结果表明,两种产热机制分别在不同频段起主导作用。     

用超声多普勒方法检测感光乳剂中的气泡

利用超声多普勒方法能检测出直径小至80μm的感光乳剂中的单个气泡.介绍了装置的原理.考虑到测量管中流场不稳定性和声场分布的影响,给出测量管的结构设计,试验结果是符合预计的.     

虫胶感光胶消泡方法

我们在生产光学平板仪度盘时采用虫胶照像镀铬法。在配制感光胶过程中发现大量气泡,其直径约为0.001～0.01毫米,气泡和胶液形成气液溶胶,过滤或长时间存放均不会减少,胶液浑浊不清,涂布在度盘坯上则出现大量针孔,     

新仪器,新设备

上海超声波仪器厂新近研制了一种小型台式超声浓度仪.它可测多种液体的浓度(比重),尤其适用于工业酒精浓度的测试.是酒精厂工业酒精浓度自动控制的重要仪器. CND-1型浓度仪应用超声技术,通过对被测液体介质声学特性的测试,获得液体介质的浓度(比重)特性.采用了特殊的扩展技术和温度补偿方法,大大提高了仪器的分辨率和温度稳定性.仪器功能齐全,调节方便,在运行中可随时进行调节;既可进行静态测     

双泡耦合声空化动力学过程模拟

为了对双泡耦合的声空化过程进行模拟,本文从流体动力学控制方程和流体体积分数模型出发,在Fluent软件中构建双泡耦合超声空化三维有限元仿真模型,对超声波驱动下流体中双泡耦合声空化动力学过程进行数值模拟,并通过对空化气泡周围声场的变化进行分析研究双泡耦合声空化的非线性动力学特性.结果显示:在超声波驱动下,球形气泡先缓慢扩张,扩张到最大半径后迅速收缩直至溃灭;耦合双气泡间存在相互作用力,使得空化气泡的扩张受到抑制、气泡收缩时间增长;空化气泡在收缩阶段的能量转换能力增强,相比单气泡声空化,耦合双气泡溃灭时气泡内部的压强更大.本文分析结果将为超声空化泡群的动力学过程模拟提供参考.     

明胶水溶液的超声性质

用频率为11.4兆赫兹的超声波研究了明胶水溶液的超声性质。超声吸收的浓度曲线表明,一直到重量百分比浓度c=8.5％时超声吸收也没达到饱和值。当溶液浓度大于1.5％时,在室温下它们都可以转变成冻胶,而且在整个转化过程中超声吸收值不变。当溶液的温度下降到接近冻点时,溶液的粘滞系数随时间逐渐增大,从而使声吸收的经典理论值可能超过实验值几个数量级;但当溶液温度适当高于冻点时,经典声吸收理论值可能小于实验值而处于同一数量级。浓溶液(c=6.4％)超声速度的温度极大值与纯水中声速温度极大值没有什么明显的不同。文中对所有被观测到的这些现象进行了讨论。     

有机气凝胶的超声法制备

 在间苯二酚类有机气凝胶的制备工艺中引入超声波技术,缩短了有机气凝胶制备周期。实验发现：反应物质量分数为10%的溶液在超声作用下的凝胶时间减少8%～17%,超声波能有效抑制凝胶过程中的氧化作用。在反应初始阶段,通过激光粒度仪测量稀溶液反应,发现超声波作用下的凝胶核生长速度是普通加热的凝胶核生长速度的87倍左右。微量水分测定仪的数据表明,低强度超声波可以上万倍地加快凝胶样品的溶剂交换速率。     

有机气凝胶的超声法制备

在间苯二酚类有机气凝胶的制备工艺中引入超声波技术,缩短了有机气凝胶制备周期。实验发现：反应物质量分数为10%的溶液在超声作用下的凝胶时间减少8%～17%,超声波能有效抑制凝胶过程中的氧化作用。在反应初始阶段,通过激光粒度仪测量稀溶液反应,发现超声波作用下的凝胶核生长速度是普通加热的凝胶核生长速度的87倍左右。微量水分测定仪的数据表明,低强度超声波可以上万倍地加快凝胶样品的溶剂交换速率。     

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.     

含气泡液体中的非线性声传播

考虑到分布在液体中的气泡是声波在含气泡液体中传播时引起非线性的一个很重要的因素,本文研究了声波在含气泡液体中的非线性传播.将气体含量的影响引入到声波在液体中传播的方程中,从而得到声波在气液混合物中传播的数学模型.通过对该模型进行数值模拟发现,气体含量、驱动声场声压幅值及驱动声场作用时间均会影响到气液混合物中的声场分布及声压幅值大小.液体中的气泡会"阻滞"液体中声场的传播并将能量"聚集"在声源附近.对于连续大功率的驱动声场来说,液体中的气泡会"阻滞"气液混合物中声场及其能量的传播.     

两级溴化锂气泡泵的泵起时间及其影响因素的实验研究

为了进一步提高能源利用效率和实现其空冷化,在双效溴化锂吸收式制冷系统中利用两级气泡泵代替溴化锂吸收制冷系统中传统的机械溶液泵。本文重点对两级溴化锂气泡泵的泵起时间及其影响因素做相关的实验研究,并得出以下的主要研究结果:1)对于不同的管径,两级气泡泵的泵起时间随着加热功率、浸没高度、工质浓度的变化趋势是基本一致的;2)加热功率越大越有利于气泡泵的泵起;3)随着浸没高度的增大气泡泵的泵起时间逐渐减小;4)工质浓度的增大也会使气泡泵的泵起时间增大,但当溴化锂溶液浓度大于54%后影响不明显;5)一级气泡泵的气液成分及中间溶液的闪发一定程度上影响两级气泡泵的泵起时间,因而造成局部区域与上述规律的偏离。     

不同溴化锂溶液浓度及添加剂对气泡泵工作特性影响的实验研究

实验分析研究了溴化锂溶液驱动的气泡泵。实验中保持12 mm管径、960W加热功率、1244 mm提升高度不变,改变溴化锂溶液浓度、浸没高度和添加剂质量分数来测试分析气泡泵性能。浸没高度为378～528 mm。溴化锂溶液浓度为45.5%～59.5%。选取异辛醇作为添加剂,添加的质量分数为（40～70）×10^-6。实验结果表明,溴化锂溶液浓度对气泡泵的工作性能影响很大而异辛醇影响很小。     

两种气液两相流模型的应用和比较

本文应用MUSIG模型[1]和均一直径模型对某溶液堆台架模型堆芯内气液流动传热进行了数值模拟.在MUSIG模型中堆芯内离散相气泡被分为5组不同直径的气泡,用于分析堆芯内气泡的流动变化和大小分布,采用Luo and Svendsen[2]和Prince and Blanch[3]模型描述不同直径气泡组间的破裂和聚合.在均一直径模型中,堆芯内的气体被考虑为同一直径的组分,并且不考虑其破裂与聚合现象.计算得到采用两个模型的模拟结果并且对其进行了对比研究.结果显示应用MUSIG模型的计算结果与台架实验结果吻合更好.     

枝晶生长和气泡形成的数值模拟

本文建立了二维的格子玻尔兹曼方法-元胞自动机(lattice Boltzmann method-cellular automaton, LBM-CA)耦合模型, 对凝固过程中枝晶生长和气泡形成进行模拟研究. 本模型采用CA方法模拟枝晶的生长, 根据界面溶质平衡法计算枝晶生长的驱动力. 采用基于Shan-Chen多相流的LBM模拟气泡在液相中的生长和运动. 在LBM-CA的耦合模型中包含了固-液-气三相之间的相互作用. 应用Laplace定理和模拟气-液-固三相之间的润湿现象对模型进行了验证. 应用所建立的LBM-CA耦合模型模拟研究了气-液相互作用系数对单气泡生长的影响. 发现单气泡的生长速度和平衡半径随气-液相互作用系数的增大而增大. 定向凝固过程中枝晶和气泡生长的模拟结果再现了枝晶的择优生长、 气泡的优先形核位置、气泡的长大、合并、在枝晶间受挤变形以及在液相通道中的运动等物理现象, 与实验结果符合良好. 此外, 初始气体含量越高, 凝固结束时气泡的体积分数也相对较高. 本模型的模拟结果可以揭示在凝固过程中气泡形核、 生长和运动演化以及与枝晶生长相互作用的物理机理.     

模拟尾流泡幕及实际尾流光学性质对比研究

对模拟尾流泡幕及实际尾流光学性质进行了对比研究.结果表明,实验室模拟尾流气泡幕的散射光平均照度均值随着压强变化梯度大,可据此定性区别不同压强的气泡幕.实际尾流随着航速增大,散射光照度减小,但这种减小不是线性的.散射光照度一定周期性的规律,说明随着航速的增大,尾流气泡幕逐渐增强,气泡幕中气泡密度、不同直径气泡分布等均随之变化,这可能预示着气泡幕的增强存在饱和度.实验室模拟尾流气泡幕与实际尾流的散射光信号在轮廓方面是相似的,都随着压强或航速的增加而减小.通过比较实验室模拟气泡幕和实际尾流的差值信号,可以有效地消除杂散光或自然光的影响,利用Haar小波对差值信号的分析也得到相同的结论.     

奥氏粘度计测量氢氧化钠粘滞系数实验

分析了液体粘滞系数测量的基本原理及其方法。针对粘滞系数较小的氢氧化钠溶液所存在的测量问题,选择奥氏粘度计测量具有较好的实验效果。由于液体的粘滞系数受温度影响很大,采用温度控制器控制水温,确保实验数据准确。测量时,要仔细观察液体流动,计时要迅速。实验方法简单,可行,容易控制。     

基于偏振信息探究水下环境气泡群对目标成像的影响

水下光学成像是海底探索和目标识别的一个重要方式.由于海浪、船舶尾流以及海洋生物游动与呼吸等原因,存在着大量的气泡.气泡群的光散射作用往往会使水下目标成像效果受限、难以识别,并且一般的光学技术难以消除气泡对成像的影响.针对上述问题,本文先从理论上推导和仿真了入射光线在水下单气泡、气泡群中以及目标表面的光强和偏振信息的变化;然后在构建了水下气泡实验平台的基础上探究了光源入射角度的改变以及成像波段的变化对气泡环境中目标偏振成像的影响;研究了不同金属材质目标物的强度和偏振信息的变化趋势;分析了水下目标在不同气泡群厚度条件下强度和偏振信息的变化趋势;最后利用偏振特征提取与视觉信息保留的图像融合方法抑制气泡对水下目标成像的影响.实验结果显示气泡群中目标成像会受到多种因素的影响,利用偏振图像融合方法会使气泡群受到较好的抑制,并提高了水下目标的清晰度.     

物性对电场下单气泡行为的影响

对电场作用下单气泡行为特点的研究有助于分析电场强化沸腾换热的机理.在本文中,利用VOF方法研究了气泡在直流电场下从壁面上升的过程,分析了液相相对介电常数及气液表面张力系数两种物性对单气泡行为的影响.研究发现,随着液相相对介电常数的增大,气泡脱离时间缩短,变形增加,内部对流增强.气液表面张力系数的增加能够延长气泡的脱离时间,但对气泡形态及内部流场的影响较弱.