超声波作用下气泡的非线性振动

摘要

Flynn方程在引入泡内气体的压缩性修正后能够更好地描述超声波作用下液体内气泡的非线性振动.以此为基础通过数值分析探讨了声场内气泡的非线性振动特征以及气泡初始半径、驱动声波频率和声压幅值对气泡非线性振动状态的影响.结果表明,声场内的气泡可分为3种类型:吸收声能量作准本征振动的大气泡、空化气泡和以驱动声波频率受迫振动的微气泡.空化气泡的尺度范围受到驱动声波频率和声压幅值的共同影响.利用高速摄影系统对换能器作用于未除气的自来水所引起的变化进行了实验研究,结果表明:超声波作用下液体内的气泡场是一个混合场,不仅有空化气泡,还有毫米级的大气泡;场内除了有气泡的非线性振动外,还有气泡间的相互吸引、碰撞和结合.