- 必威体育下载

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

摘要

在气泡辐射声问题中一直被使用的气泡声发射公式并未考虑介质的黏性在声波传播过程中产生的影响. 本文结合气泡的边界条件, 对黏性介质中的声波方程进行求解, 给出黏性介质中经过修正的气泡的声发射公式, 进行气泡动力学方程求解和有限元仿真等数值计算后发现, 在考虑介质的黏性时, 本文提出的黏性介质中气泡声发射公式所计算出的声压小于经典气泡声发射公式计算出的声压, 并且随着介质黏度、超声频率以及传播距离的增加, 二者之间的误差逐渐增大.

关键词:

Abstract

The classical single bubble’s acoustic emission equation has been used to describe the sound filed radiated by bubble for a long time. Because this formula does not consider the influence of the medium viscosity in the process of sound wave propagation, it is more reasonable to modify it in some special cases. Based on the boundary condition of the bubbles, i.e. the vibration velocity of the bubble wall is equal to the particle vibration velocity of the external medium at the bubble boundary, the acoustic wave equation in spherical coordinate system in viscous medium is solved, and the modified acoustic emission formula of the bubble in the viscous medium is given. The bubble radius R( t) is obtained numerically from the bubble dynamics equation by using the fourth-fifth order Runge-Kutta method. Then the bubble's radiation sound field is obtained by using the direct substitution method and the finite element (The pressure acoustics module; two-dimensional (2D) axisymmetric geometric model) method, respectively. The modified expression p _presentgiven in this work is more accurate to describe the bubble’s radiation than the classical expression p _classicalin the cases of high-viscosity, high-frequency and long-distance. In these cases, continuing to measure the acoustic emission of bubbles by using the classical expression may have an influence on the characteristics of cavitation, such as the inaccurate descriptions of parameters such as cavitation intensity and cavitation threshold.

Keywords:

作者及机构信息

1.
2.

通信作者:吴鹏飞,wpf@mail.ioa.ac.cn

基金项目:中国科学院基础前沿研究计划从0到1原始创新项目(批准号: ZDBS-LY-SLH037)、中国科协青年人才托举工程(批准号: 2022-2024QNRC001)和中国科学院青年创新促进会(批准号: 2023031)资助的课题.

Authors and contacts

1.
2.

Corresponding author:Wu Peng-Fei,wpf@mail.ioa.ac.cn

Funds:Project supported by the Basic Frontier Research Program of the Chinese Academy of Sciences from 0 to 1 Original Innovation Project (Grant No. ZDBS-LY-SLH037), the Young Elite Scientists Sponsorship Program by China Association for Science and Technology (Grant No. 2022-2024QNRC001), and the Youth Innovation Promotion Association of Chinese Academy of Sciences (Grant No. 2023031).

文章全文: translate this paragraph

参考文献

[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]

施引文献

下载: 全尺寸图片幻灯片

参数	含义	取值
σ/(N·m^–1)	表面张力系数	0.056
c/(m·s^–1)	声速	1549
c₀/(m·s^–1)	理想介质中的声速	1500
ρ/(kg·m^–3)	密度	1100
p₀/kPa	环境静压	101.3
p_v/kPa	泡内水蒸气压	2.33
κ	绝热指数	1.4

下载: 导出CSV

[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]

[1]	丁怡洋, 邹帅, 孙华, 苏晓东.金属网格-透明导电氧化物复合型透明电极的瑞利分析和仿真. 必威体育下载 , 2024, 73(14): 146801.doi:10.7498/aps.73.20240230
[2]	王孟莎, 徐强, 聂腾飞, 罗欣怡, 郭烈锦.电解液浓度对光电极表面气泡演化及传质特性的影响. 必威体育下载 , 2024, 73(18): 1-10.doi:10.7498/aps.73.20240533
[3]	张心怡, 吴文华, 王建元, 张颖, 翟薇, 魏炳波.超声场中气泡运动规律及其与枝晶相互作用机制. 必威体育下载 , 2024, 73(18): 1-12.doi:10.7498/aps.73.20240721
[4]	许鑫萌, 娄钦.剪切增稠幂律流体中单气泡上升动力学行为的格子Boltzmann方法研究. 必威体育下载 , 2024, 73(13): 134701.doi:10.7498/aps.73.20240394
[5]	许龙, 汪尧.双泡耦合声空化动力学过程模拟. 必威体育下载 , 2023, 72(2): 024303.doi:10.7498/aps.72.20221571
[6]	曾胜洋, 贾璐, 张书增, 李雄兵, 王猛.非线性表面波的二阶微扰解及特性分析. 必威体育下载 , 2022, 71(16): 164301.doi:10.7498/aps.71.20212445
[7]	张陶然, 莫润阳, 胡静, 陈时, 王成会, 郭建中.黏弹介质包裹的液体腔中气泡的动力学分析. 必威体育下载 , 2021, 70(12): 124301.doi:10.7498/aps.70.20201876
[8]	秦对, 邹青钦, 李章勇, 王伟, 万明习, 冯怡.组织内包膜微泡声空化动力学及其力学效应分析. 必威体育下载 , 2021, 70(15): 154701.doi:10.7498/aps.70.20210194
[9]	李想, 陈勇, 封皓, 綦磊.声波激励下管路轴向分布双气泡动力学特性分析. 必威体育下载 , 2020, 69(18): 184703.doi:10.7498/aps.69.20200546
[10]	钱治文, 商德江, 孙启航, 何元安, 翟京生.三维浅海下弹性结构声辐射预报的有限元-抛物方程法. 必威体育下载 , 2019, 68(2): 024301.doi:10.7498/aps.68.20181452
[11]	刘珍黎, 宋亮华, 白亮, 许凯亮, 他得安.长骨中振动声激发超声导波的方法. 必威体育下载 , 2017, 66(15): 154303.doi:10.7498/aps.66.154303
[12]	苗博雅, 安宇.两种气泡混合的声空化. 必威体育下载 , 2015, 64(20): 204301.doi:10.7498/aps.64.204301
[13]	刘云龙, 张阿漫, 王诗平, 田昭丽.基于边界元法的近平板圆孔气泡动力学行为研究. 必威体育下载 , 2013, 62(14): 144703.doi:10.7498/aps.62.144703
[14]	刘云龙, 汪玉, 张阿漫.有倾角的竖直壁面附近气泡与自由面相互作用研究. 必威体育下载 , 2013, 62(21): 214703.doi:10.7498/aps.62.214703
[15]	赵国忠, 蔚喜军.统一坐标系下二维气动方程组的Runge-Kutta间断Galerkin有限元方法. 必威体育下载 , 2012, 61(11): 110208.doi:10.7498/aps.61.110208
[16]	沈壮志, 吴胜举.声场中气泡群的动力学特性. 必威体育下载 , 2012, 61(24): 244301.doi:10.7498/aps.61.244301
[17]	沈壮志, 林书玉.声场中水力空化泡的动力学特性. 必威体育下载 , 2011, 60(8): 084302.doi:10.7498/aps.60.084302
[18]	和兴锁, 邓峰岩, 吴根勇, 王睿.对于具有大范围运动和非线性变形的柔性梁的有限元动力学建模. 必威体育下载 , 2010, 59(1): 25-29.doi:10.7498/aps.59.25
[19]	陈谦, 邹欣晔, 程建春.超声波声孔效应中气泡动力学的研究. 必威体育下载 , 2006, 55(12): 6476-6481.doi:10.7498/aps.55.6476
[20]	杜启振, 杨慧珠.方位各向异性黏弹性介质波场有限元模拟. 必威体育下载 , 2003, 52(8): 2010-2014.doi:10.7498/aps.52.2010

计量

文章访问数:481
PDF下载量:13
被引次数:0

搜索

留言板