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为探究外层弹性介质对液体腔内气泡和粒子相互作用的影响,从速度势分布理论出发,结合拉格朗日方程得到了腔内气泡和粒子的运动方程,分析了气泡的共振频率及声波作用下粒子和气泡间的相互作用对其平动行为的影响.结果表明,介质弹性和密度等特性均可改变腔内气泡的共振频率,表现为气泡的共振频率随着球腔的半径增大有先减小后增大的变化趋势,且逐渐趋于无界液体中单泡的共振频率.气泡和粒子在球形液体腔中的平动受到声场参数、外层弹性介质特性、气泡和粒子本身特征等因素的影响,总体特征表现为粒子有向腔壁运动的趋势,气泡的平动与气泡和粒子间相互作用特征密切相关. 相似文献
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考虑组织黏弹性对腔内气泡的影响,引入Voigt黏弹性模型,得到生物组织中气泡径向振动方程,并基于此分析了声场参数、组织弹性、腔体大小对空化气泡振动的影响.数值分析结果表明:气泡受到组织的约束,腔体半径越小约束越强,气泡的共振频率和振动幅度越小.气泡和腔体半径比a一定时,随着组织剪切模量的增大,气泡共振频率增大,振动幅度减小且在高强度的声压下表现更为明显,气泡在高频下声响应越弱振动幅度越小.气泡初始半径在1—5μm区域内惯性空化阈值较低,较容易空化;气泡的惯性空化阈值随组织剪切模量,驱动频率的增大而增大,且腔体半径越小气泡惯性空化阈值越高.探究组织黏弹特性对气泡动力学行为的影响,可为超声检测及治疗提供参考. 相似文献
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为探究空化场中多气泡之间的相互作用,结合观察到的注入大气泡周围飞舞的小气泡的实验现象,构建了由两个大气泡和一个空化泡组成的三气泡系统,通过考虑气泡间相互作用的时间延迟效应以及大泡的非球形振动,得到修正的气泡动力学方程组,并数值分析了气泡的振动模态、平衡半径、声波压力与频率等参量对小空化气泡的振动行为与所受次级Bjerknes力的影响.结果表明,大气泡的非球形效应主要表现为一种近场效应,对空化泡的振动影响很小,几乎可以忽略不计.大气泡可抑制空化泡的振动,但当大气泡半径接近于共振半径时,空化泡振动幅值曲线出现共振峰,即存在耦合共振响应.大气泡半径越大,对空化泡抑制作用越强,当空化泡处在两个毫米级大气泡附近时抑制更加显著.声波压力与频率不仅直接影响气泡的振动,还影响空化泡与大气泡之间相互作用的强弱,表现为空化泡所受的次级Bjerknes力在特定的大气泡半径范围内变得对气泡尺寸变化较为敏感,即小的大气泡半径变化可能导致明显的力大小变化,且不同驱动频率下,空化泡所受次级Bjerknes力的敏感半径分布区间不同.空化泡受到的次级Bjerknes力在距离较小或者较大时均可能表现为斥力,与实验观察现象... 相似文献
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对初始半径不同的双气泡振子系统在声波作用下的共振行为和声响应特征进行了分析.利用微扰法分析了双泡系统的非线性共振频率,由于气泡间耦合振动的非线性影响,双泡系统存在双非线性共振频率.倍频共振和分频共振现象的存在使得双泡系统振幅-频率响应曲线有多共振峰,且随着非线性增强,共振区向低频区移动.通过对气泡平衡半径、双泡平衡半径比以及气泡间距的分析发现,耦合作用较强的情形发生在系统共振频率附近、气泡半径比接近1以及气泡间距小于10R_(10)的范围内,同时观察到了此消彼长的现象,充分体现了气泡在声场中能量转换器的特征. 相似文献
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为分析超声空化的薄层液体中稳定的环状气泡链结构,本文考虑气泡间次级声辐射影响,得到了表征气泡间相互作用的气泡基本动力学方程以及次Bjerknes力的表达式,数值分析了气泡平衡半径、声波频率和声压对纯液体区可能出现的单气泡所受的次Bjerknes力,发现环形泡链能够吸引液体区内的新生的半径小于2μm的气泡,这可能是一定条件下环形气泡链能够稳定存在的原因.随着驱动声波压力增加,气泡数密度增加,气泡间的耦合作用增强,液体区内的环形泡链结构可能被液体区内出现的大气泡或者气泡团破坏,进而导致环形结构演变成柱状、雾状乃至整个液体区均充满空化泡的情况发生.通过高速摄影机观察了强声场作用下换能器辐射面外侧液体薄层内空化初生至形成空化云团簇的整个过程,在空化云团簇中发现了局部同步崩溃并形成类纯液体薄层的现象,该液体薄层边界随时间振荡持续约4个声周期后被空化云团簇吞没,局部类纯液体区出现的位置具有随机性.实验观察结果和理论预测具有很好的一致性. 相似文献