声空化

摘要： 采用CFD方法对超声微反应器内的Taylor气液两相流的传质过程进行了模拟。针对传质过程中主要的介尺度结构,包括气泡表面波、空化声流、液相内的局部浓度,分析了其空间分布和时间演化规律。模拟结果有效捕捉了实验难以观测的液膜区域,并将液膜厚度与气泡表面波振动进行了关联,阐释了气液界面附近的空化声流对传质过程的强化作用。根据超声微反应器内Taylor流的传质特点,分别研究了不同流动和超声条件对液弹内和液膜处传质过程的影响,比较了各局部传质对整体传质效率的贡献。通过分析整体/局部Sherwood数与Peclet数间的关系,研究了超声效应对气液传质速率的影响。分析结果从介尺度角度验证了文献关于超声微反应器传质系数的计算,完善了超声微反应器内气液传质过程的强化理论。

摘要： 传动液中空气的析出与溶解影响传动系统的控制精度。传动液起到传递动力的作用,本身会溶解少量空气,溶解的空气随着压力的变化产生溶解和析出过程,破坏了液流的连续性,造成传动性能的下降,甚至影响传动系统的使用寿命。为此,基于斜压流模型,引入气体析出与溶解的气泡模型,建立传动管内的气液两相流含气率模型,考虑空气质量分数和体积分数,得到空化流动相关方程式。采用特征线法和一维有限差分法求解,获得了气液两相流主要参数的变化,包括空气析出与溶解时间常数、压力和温度对含气率的影响,并研究了含气率对体积弹性模量的影响。结果表明:传动管内的传动介质压力越大,空化程度越少;空气析出速率越小,含气率越低。传动介质受压引起其温度的变化;在空化区域,温度变化较小。当传动管内压力高于空气分离压时,传动介质的压力和体积弹性模量随含气率增大而减小;当压力低于空气分离压时,发生空化现象,含气率增加较快,但对体积弹性模量影响较小。

摘要： 超声联合微泡介导的细胞内药物递送是通过微泡的声空化与细胞的相互作用而实现的.作为一种非侵入式的、非病毒的、具有靶向性的、可在成像技术引导下的药物递送技术,超声联合微泡在临床应用上具有独特的优势.该文围绕超声联合微泡实现药物递送的发生机理,从微泡的声学动态响应、细胞响应、细胞外物质进入细胞的动态过程及临床试验进展4方面对超声联合微泡增强细胞内药物递送技术近年来的发展进行综述,并就机理性研究未来的发展提出了建议和思考.

摘要： 针对高黏液-液体系中所存在的传质能力弱等问题,开展了在超声微反应器内导入惰性气体以强化高黏液-液萃取体系传质过程的研究.以甲苯萃取水相中香草醛过程为模型体系,研究了超声激发作用下,不同形状、尺寸气泡的振动行为,揭示了声驱动气弹与声驱动微气泡对该体系传质强化机制,为导入气体辅助超声强化高黏液体间的传质过程提供了理论基础.基于液相Reynolds数、气相Reynolds数和声能密度等参数,提出了预测超声微反应器内液-液总体积传质系数的经验关联式,预测值与实验值吻合良好.

摘要： 超声化学(Sonochemistry)主要是指利用超声波加速化学反应,提高化学产率的一门新兴的交叉学科。功率超声在电化学、环境保护、材料科学、食品加工和治疗等许多不同科学技术领域中的应用是非常广泛的。从机制角度解析,声化学反应主要源于声空化(Cavitation)。

摘要： 当声波在含气泡的液体中传播时会出现共振传播现象,即在气泡的共振频率附近声衰减和声速会显著地增大,这是声空化领域的一个重要现象.以往的研究一般假设液体中只存在单一种类的气泡,因此忽略了声波共振传播的某些重要信息.本文研究了含混合气泡液体中声波的共振传播,混合气泡是指液体中包含多种静态半径不同的气泡.结果显示:在这种系统中存在声波共振传播的抑制效应,即与含单一种类气泡的系统相比,在含混合气泡的系统中声波的共振衰减和共振声速会明显变小.对于两种气泡混合、多种气泡混合以及气泡满足某种连续分布的系统,研究了抑制效应的本质和主要特征,此外还探究了黏性和空化率等对抑制效应的影响.本文的研究结果是对该领域现有知识的必要补充.

摘要： 超声是实现金属凝固组织细化的一种高效、简单方法,具有无“污染”熔体等诸多优点,但超声细化的关键——金属熔体中的声空特性尚不清楚,制约了超声细化理论的发展及该细化方法的应用.针对声空化,详述了声空化泡的形成、声空化结构与声空化泡的分布、声空化泡运动学与动力学的研究进展,介绍了金属熔体中声空化特性的研究现状,并对新研究方法与方向进行了展望.%Ultrasound is an efficient and simple method to realize the refinement of metal solidification structure,and it has many advantages such as no "contamination" melt,but the key to ultrasonic refinement is that the sound and air properties in the metal melt are not yet clear,which restricts the development of ultrasonic refinement theory and the application of this refinement method.Aiming at acoustic cavitation,the development of acoustic cavitation bubbles,acoustic cavitation structures & the distribution of acoustic cavitation bubbles,and the research progress of kinematics & dynamics of acoustic cavitation bubbles have been described in detail.The research status of acoustic cavitation characteristics in metal melts has been introduced.The new research methods and directions have been prospected.

摘要： 为解决污水源热泵系统中污水换热器结垢导致的热阻增大、传热效果恶化问题,将声空化技术引入污水换热器中.搭建声空化污水换热器的防除垢与强化换热动态实验台,研究防除垢与强化换热的数学模型,对不同影响参数下污水换热器换热管的污垢增长特性和防除垢规律以及强化换热效果开展实验研究.结果表明:换热管结垢量、结垢率、积垢速率及污垢厚度均随污水流速的降低而增大,最大结垢量为106 g,结垢厚度0.54 mm,积垢速率为12.6 kg/(m2?h);除垢率随流速及声空化作用时间的增大而增大,但非一直增大,最大除垢率达85.7％;污水黏度对各项指标影响巨大且流速越小影响越大;换热管的传热系数及其提高百分比均随声空化作用时间、污水温度以及污垢含水率的增加而增大,最大提高百分比达53.4％.故声空化污水换热器防除垢与强化换热具有一定的可行性和高效性,对节能减排具有重要意义.%The scaling of sewage heat exchanger in sewage source heat pump system leads to increase of thermal resistance and decrease of heat transfer effect. In order to solve these problems, the acoustic cavitation technology was introduced into sewage heat exchanger. The dynamic experiment table of antiscale & descaling and heat transfer enhancement by acoustic cavitation sewage heat exchanger was established. Mathematical models of acoustic cavitation antiscale &descaling and heat transfer enhancement were analyzed. The fouling growth characteristics, and the law of antiscale &descaling and heat transfer enhancement effect of sewage heat exchanger tubes under different influence parameters were researched. The results are as follows. The amount of scale, scaling rate, fouling rate and fouling thickness of heat exchanger tubes are increased with the decrease of sewage flow velocity. The largest amount of scaling is 106 g, fouling thickness is 0.54 mm, and fouling rate is 12.6 kg/( m2?h) . Descaling rate increased with the increase of flow velocity and acoustic cavitation action time, and the largest descaling rate is 85.7％. Sewage viscosity has a huge impact on the various indexes and has greater influence with the smaller velocity. Heat transfer coefficient and its enhanced percentage are increased with the increase of acoustic cavitation action time, temperature of sewage and fouling moisture rate, and in addition, the percentage of heat transfer coefficient runs up to 53. 4％. So the antiscale & descaling and heat transfer enhancement of acoustic cavitation sewage heat exchanger have a certain feasibility and high efficiency, and great significance to energy conservation and emissions reduction.

摘要： 2002 年，Taleyarkhan在Science上发表文章称利用14MeV中子入射到氘代丙酮混合溶液中形成半径为10-100nm的空化核，在幅值为10atm声场作用下空化，在空泡内发生了氘氘聚变反应，检测到了少量的氚和2.45MeV的出射中子。关于氚含量和14MeV入射中子经慢化可能会产生2.45MeV中子背景的争论持续很久，后来该课题组在2004年、2006年又相继发表文章继续提供声空化核聚变的证据。很多实验室都相继重复其实验，目前尚未有成功的重复结果。为了进一步探索声空化的核效应，本文就入射中子在液体中产生空化核的尺度做一初步探讨，并通过实验测量空化噪声。

摘要： 动物和临床实验中已发现低频超声联合造影剂微泡可诱发肿瘤组织内大面积微血管和毛细血管栓塞，阻断肿瘤细胞的营养供给，对肿瘤有较好的治疗作用。造影剂微泡在超声作用下连续动力学特性的测量将有助于推广此类技术在临床上的应用。本文针对液体中稳态声空化有壳微泡，由几何光学近似方法铡量其在单个声周期内的前向多角度散射光强，以激光波长为标尺度量其半径变化量，并计算出其在膨胀相和压缩相的R(t)和V(t)曲线。

摘要： 本文通过实验研究了声空化外场对振荡流热管传热性能的影响规律。实验结果表明，当加热水温为70°C，声空化强度为0.8A时，对热管具有显著的强化效果，热管启动时的传热性能比无声空化时提高86％，热管运行后期时提高18％。当声空化强度为0.2、0.6A时，热管运行初期传热性能低于无声空化时，但后期传热性能得到强化，传热热流量分别提高11.7％、26.4％。声空化强度为0.4、1.0A时，无强化效果。当加热水温为90°C时，在声空化强度为0.4A时，热管传热性能可提高3.3％，其他工况下均削弱了热管的传热。

摘要： 振荡流热管是一种新型高效的传热元件，在干燥领域有很好的应用前景。本文将声空化用于强化振荡流热管的传热，对常规振荡流热管和声空化振荡流热管的传热性能进行了对比实验。实验结果表明，当对振荡流热管的热端施加声空化外场时，其当量导热系数比常规振荡流热管大8％～24％。这证明了声空化对振荡流热管具有强化作用。但是，当声空化外场作用于振荡流热管的冷端时，声空化并非总是起到强化传热的作用，其当量传输热量与常规振荡流热管比较相差-39％～77％。

摘要： 超声空化效应的独特功效,声空化与生物材料间的相互作用正广泛地应用于生物材料工程。事实上,功率超声用于中国传统医药萃取技术仍需进一步研究开发。特别值得注意的是,超声波反应釜中声波参数的非线性与时空衰变是极其复杂和多变的。声波特性的非线性造成了超声波处理器中的超声能量在时间与空间领域(x,y,z,t)分配的不均匀。所以,声参数的非线性将给超声波技术的应用带来一定的困难,必须充分认识并认真解决这些问题。本文介绍了关于非线性问题的两个方面,包括非线性分析和非线性的补偿方法。本文的主要内容包括:(1)研究在生物材料和溶媒液的混合物中,超声波传播的声波参数非线性描述方法和非线性规则;(2)通过在流动介质中进行声波空化效应的非线性实验,对相关理论研究提供验证数据。分析方法:(1)用数理方法讨论了声波传播的规律,揭示了流体中动力学参数的非线性;(2)描述了在有损非线性介质中,声学场的近轴近似有效数值运算法则。(3)研究了超声波处理器中,空化效应空间分配的非线性。实验结果证明,本文对超声波非线性的分析论述是正确的,提出的非线性补偿方法是有效可行的;基于实验数据设计的超声材料萃取装置应用于中药有效成分提取,具有其明显的技术特色和推广实用价值。

摘要： 以乙醇为工作液体,对声空化作用下直径为20mm的水平铜管的沸腾传热进行了系统的实验研究.实验中对空化强度进行测定.实验研究发现,声空化对过冷沸腾有显著强化作用;在核态沸腾区,声空化对沸腾起始区域的强化率最大,但是随热流密度的增加,强化率逐渐减小;当热流密度相等时,强化率随空化强度的增加而增大.实验研究认为,声空化引起的液体的宏观湍动及由于声冲流的存在导致的边界层厚度的减薄,直接或间接地影响加热表面上气泡胚胎的生成、长大和脱离.

摘要： 本文使用有限体积法的计算流体动力学软件Fluent，采用标准κ-ε模型和多相流空化模型，对喷嘴厚度一定、不同簧片长度和不同喷口与簧片间距的悬臂式簧片哨内部的空化流场进行数值模拟，研究了簧片哨内湍动能分布、压力分布和速度分布，以及操作参数、簧片哨的结构对空化效果的影响。结果表明,簧片哨的空化主要发生在簧片的尖劈处;簧片哨的操作参数以及结构形式对空化效果有者明显的影响。

摘要： 空化现象早在十八世纪50年代被发现。很晚以后才对船舶螺旋桨、水力发电机、泵和水翼船中的空化腐蚀现象重视起来,这种空化被称为水力空化。二十世纪二十年代,声空化被证明是与高强度水下声发射器有关联。近年来,人们注意到,当流体被高强度光(比如激光)照射时,流体中形成空穴,这种空化称为光空化。而其它基本粒子譬如质子或中子也能用于分裂流体,这种空化称之为粒子空化。rn 从水力空化发生器(文献中有人称为水力空化器)和流体动力声辐射器的实际应用角度来说，均存在一个如何提高空化强度，从而使空化流体中的物理化学或生物进程发生最有效的变化。本文对文献中出现的几种水力空化器及流体动力声辐射器加以评述。

摘要： 为了估计产生核聚变的可能性,在环境压力p=1,0.1和0.01atm.以及推动声压p=15atm.,当气泡被压缩,它的最小半径不小于2R时,作者估计了气泡的瞬时能量密度,当它超过泡内氘-氘的聚变势垒所对应的能量密度时,经历的时间间隔定义为声惯性约束时间τ.结果表明,nτ远小于D-D情况下的Lawson判据值10(s/cm).结果还表明,抽真空可以大幅度提高最高温度数值和它的持续时间.

摘要： 为了揭示声致发光这一科学奥秘，或者为使这一现象成为一种实用的技术方法，半个多世纪以来，对它的研究从未间断。本文介绍了声致发光的研究概况、发光机制和类型，对声致发光的应用做了简要的叙述。

摘要： 一种耦合水力空化、声空化与光催化的抗生素废水处理装置，包括水力空化反应器和声空化结合光催化反应器，所述水力空化反应器包括转子、定子和中心轴，转子设置在定子内，转子外壁分布有盲孔；中心轴竖直安装在定子中并与转子固定连接，定子上部设置有废水入口，底部设置有废水出口；所述声空化结合光催化反应器，包括反应筒体和固定床，反应筒体下端设置有进水口，上端设置有排水口，反应筒体上成对设置有压电换能器，成对压电换能器在同一高度相对设置，反应筒体内设置有固定床，固定床周围设置紫外线灯管。本发明通过水力空化、声空化以及光催化结合处理抗生素废水，抗生素去除率高，无二次污染，降解出水稳定。

摘要： 本发明公开了一种声流耦合空化强化水处理装置，包括水力空化器、超声空化器、反应罐、进水弯管、轴、轴封、轴承、端盖、联轴器、变频电机、污水循环管路、净水排放管路、电磁阀、污水泵、多参数水质检测仪、水位传感器、智能化控制系统。污水循环管路上安装有电磁阀、污水泵、多参数水质检测仪；污水循环管路与进水弯管、空化器、反应罐及水位传感器构成循环回路，净水排放管与污水循环管路连接；电磁阀、水位传感器和变频电机与智能化控制系统连接。本发明将水力空化器、超声空化器、智能化控制系统等有机结合起来，具有污水处理效果优良、自动化水平高、作用过程能耗低、工艺简单等优点，可以进行大规模污水处理，提高水资源利用率。

摘要： 本发明涉及一种对流式多齿状涡流场声空化反应器，其在反应器的侧壁上自上而下分布多个超声换能器，在反应器的顶部和底部设置有多齿状涡流式进水管，多齿状涡流式进水管管体的出水端包括内外套接的内层管和外层管，沿着水流方向，外层管管口距内层管管口的水平距离为15～25mm，内层管或/和外层管的出水管口为多齿状结构，水流经过上下对立设置的多齿状涡流式进水管的多齿状出口后形成上下相对的多齿状涡流，同时与水流方向垂直辐射的声波自反应器的侧壁沿反应器的径向传播，在液体中形成均匀、稳定的声场分布，使多齿状涡流式进水管产生的水力涡流场与超声换能器产生的声场联合形成混沌流场，并产生协同增效作用。

摘要： 本发明涉及一种利用多齿状涡流式文丘里管的声空化反应器，该反应器包括文丘里管状的管体，管体的出水端包括内外套接的内层管和外层管，沿着水流方向，外层管管口距内层管管口的水平距离为15～25mm，内层管或/和外层管的管口为多齿状结构，使经过管体喉部扩张的出水在管口处形成多齿状涡流混沌场；所述的多齿状结构为矩形齿状、锯齿状、半椭圆齿状或者抛物线形齿状；与涡流流动方向垂直的超声波在多齿状涡流扰动作用下产生各个方向的散射和折射，在液体中形成比较具有均匀、稳定的声场分布，即超声换能器产生的声场与多齿状涡流式文丘里管产生的水力涡流场联合形成混沌流场，产生协同增效作用，可大大提高声空化降解有机污染物的效率。

摘要： 本发明涉及一种同心涡流管式声空化反应器，其是在反应器内设置同心涡流管，所述同心涡流管包括同心设置的外管和内管，内管置于外管内部，且内管出水端距离外管出水端的水平距离为40～60mm，内管与外管之间的间距是8～12mm；所述内管或/和外管的出水出水端口为多齿状结构，使流体经过内管出口后在外管内形成小齿状涡流，再经外管出口引流再次形成较大涡流，实现涡流迭代；超声换能器产生的声波与涡流流动方向垂直的方向沿反应器径向辐射，迭代的涡流能够进一步促进声波的均匀扩散，超声换能器产生的声场与同心涡流管产生的水力涡流场联合形成混沌流场，产生协同增效作用，可大大提高声空化降解有机污染物的效率。

摘要： 一种耦合水力空化、声空化与光催化的抗生素废水处理装置，包括水力空化反应器和声空化结合光催化反应器，所述水力空化反应器包括转子、定子和中心轴，转子设置在定子内，转子外壁分布有盲孔；中心轴竖直安装在定子中并与转子固定连接，定子上部设置有废水入口，底部设置有废水出口；所述声空化结合光催化反应器，包括反应筒体和固定床，反应筒体下端设置有进水口，上端设置有排水口，反应筒体上成对设置有压电换能器，成对压电换能器在同一高度相对设置，反应筒体内设置有固定床，固定床周围设置紫外线灯管。本发明通过水力空化、声空化以及光催化结合处理抗生素废水，抗生素去除率高，无二次污染，降解出水稳定。

摘要： 本发明公开了一种声空化防空洞矛盾脱模型汽车配件压铸装置，包括防凝结金属液盛放负压抽吸式单向自供补机构、仿鱼尾型搅动混匀均热机构、声空化防空洞式压铸无损助力脱模机构和固定底板。本发明属于汽车配件压铸技术领域，具体是一种声空化防空洞矛盾脱模型汽车配件压铸装置，针对汽车配件在压铸注入金属液时易积聚气泡造成汽车配件内部空洞的特性，将声空化引入汽车配件压铸技术领域，采用气泡吸音涨破的方式，解决了汽车配件压铸时产生空洞的技术难题，采用弹性无损助力脱模的方式，解决了既要将汽车配件顺利顶出，又不损伤汽车配件的矛盾性技术难题。

摘要： 本发明属于液体喷射抛光领域，具体是一种声磁耦合空化辅助液体喷射抛光装置及使用方法。解决了超声空化辅助液体喷射抛光过程中空化气泡冲击能量不足，气泡输运效率低下的问题，包括超声波发生器、压电换能器、变幅杆、声透镜、腔盖、外套筒、锥形腔体、电磁线圈架、垫片、电磁线圈、隔磁套、射流喷头、磁场电源和入液接头。本发明避免了空化气泡的提前溃灭，提高了超声空化辅助液体喷射的抛光效率。

摘要： 本实用新型公开了一种基于声空化效应的超声波智能型宠物电动牙刷。属于宠物口腔清洁用品领域，包括超声牙刷头，振动传递轴，超声换能器，电路控制系统，能量源，LED显示器，牙刷控制开关及壳体；电路控制系统驱动超声换能器做超声振动，超声换能器对振动传递轴进行超声励振，振动传递轴的高频振动驱动超声牙刷头上的牙刷纤维高频摆动，并在宠物口腔中产生一个超声场；超声场形成的声空化效应使口腔中产生空化泡，空化泡破裂崩塌局部产生微射流和冲击波引起的微扰和湍动能清洁宠物的口腔；本实用新型利用声空化机理和毛刷与牙齿表面高频摩擦的清洗功能，减少了对宠物牙齿的损伤，提高宠物口腔的清洁效果，同时对牙缝中的污渍或细菌有效清除功能。

摘要： 本实用新型涉及超声波清洗技术领域，且公开了基于高速微声流的超声空化清洗设备，包括超声波清洗仪，所述超声波清洗仪下表面的四角处均固定连接有支撑柱，四个所述支撑柱外活动套设有同一个底座，所述底座下表面的四角处均固定连接有滚轮，所述底座上侧的侧壁开设有四个插孔，所述支撑柱通过插孔贯穿底座，所述底座上侧的侧壁对称固定连接有两个螺纹柱，两个所述螺纹柱外均螺纹套设有压板，所述压板下侧的侧壁开设有螺纹孔。本实用新型能够通过高速微声流技术使清洗液形成高频震动的细流进行高频震动清洗，能够快速的将待清洗工件表面的污垢去除，有效的提高了清洗设备的清洗效率和清洗效果。