一、声致发光气泡内水蒸气的影响(论文文献综述)
徐珂,许龙,周光平[1](2021)在《考虑水蒸气蒸发和冷凝的球状泡群中泡的动力学特性》文中认为为了深入探究空化泡群中气泡的动力学特性,建立了超声驱动下考虑水蒸气的蒸发和冷凝的泡群中泡的动力方程.基于该方程,研究了泡群中泡的位置、泡的数量、泡的初始半径对其动力学特性的影响,探究了超声作用下球状泡群中气泡半径、能量、温度、压力和气泡内水蒸气分子数的变化规律.结果表明:泡群中泡的运动受到周围气泡的抑制作用;泡群中泡的初始半径大小对泡群中泡的半径、能量、温度、压力和气泡内水蒸气分子数有显着影响;泡群中泡的位置距离泡群中心越远,泡的膨胀半径越大;随着泡群中泡的数目增加,泡的振幅减小;超声频率增加,泡群中泡的空化效应减弱;超声声压增加,泡群中泡的空化效应增加.研究结果为超声空化泡群的研究提供了理论参考.
吴浩[2](2020)在《低频超声场中单空化气泡对刚性壁面的冲击机制研究》文中提出超声空化作用作为一种声流体力学耦合现象,在临床医学(低频超声皮肤增透技术用于透皮给药等)、细胞生物学(超声细胞穿孔用于靶向给药等)、工业生产(利用乳化作用生产的药品等)以及日常生活(利用气泡崩溃高压冲击的超声波牙刷等)等方面具有重要的应用价值。在这些应用中,气泡在超声压力诱导下发生的崩溃过程发挥了主要的作用,特别是在壁面附近发生的非球形气泡崩溃。作为超声空化作用在实际应用中的基本作用形式,单个超声空化气泡的运动对壁面的作用机制目前还不清楚,这直接影响了超声空化的应用效率和安全性。本文采用实验和仿真计算相结合的方法,研究了低频超声场中气泡的典型动力学过程和不同初始条件对气泡动力学的影响,分析了气泡动力学过程与刚性壁面所受冲击作用之间的关系,探索了低频超声场中单空化气泡对刚性壁面的冲击机制。首先,本文采用基于势流理论的边界元法(Boundary Element Method,BEM)对超声场中刚性壁面附近气泡的动力学过程进行了仿真计算,并通过将液体的表面张力和粘性等影响气泡稳定性和气泡运动阻尼的参数添加到控制方程中,对边界元模型进行了修正;另外在仿真计算中首次考虑了超声谐波的影响,采用系数方程的形式将超声谐波引入气泡动力学过程的更新计算中。修正后的边界元仿真模型充分考虑了超声空化应用中的实际情况,使仿真结果更好地与实验结果相吻合,为超声空化气泡与刚性壁面作用机制的研究提供了较好的理论支撑。本文提出了一种基于同步摄影成像的微流体环境下的微气泡瞬态动力学过程的测试方法,并搭建了一套低频超声驱动下单个空化气泡的同步高速观测实验系统,实验系统由计算机控制气泡产生装置、超声驱动装置和显微高速摄影系统三部分同步工作,实现了气泡在初始半径和空间位置在微米尺度内的精确控制,清晰地观测到距离刚性壁面一定位置的微气泡在低频超声作用过程中的快速形态变化,成功地表征了低频超声场中单气泡在刚性壁面附近的动力学特征。本文分析了近刚性壁面微气泡在超声作用下的典型动力学过程,将气泡运动过程根据其典型形态变化分为径向振动、平移、崩溃和反弹四个阶段,同时系统地研究了不同实验参数对气泡动力学过程的影响并得出重要结论。第一,超声强度对气泡的动力学过程具有显着的影响,超声强度越大,气泡运动过程越剧烈,具体表现为崩溃时间的缩短,气泡振动幅度和微喷速度的增加,以及气泡在首次崩溃后所产生的微喷的特性差异。第二,气泡的初始半径及其与刚性壁面之间的距离参数会明显地影响气泡在低频超声作用下的动力学过程,在合适的气泡参数条件下,可以使气泡的运动过程最为剧烈,使气泡崩溃得更早并且产生微喷的速度更大,过大或者过小的气泡尺寸和距离参数均会导致气泡运动剧烈程度的降低。第三,研究了液体特性对气泡动力学过程的影响,发现液体表面张力的降低会增加气泡运动的不稳定性,导致气泡崩溃时刻的提前以及崩溃位置的改变,还会影响气泡崩溃时微喷的速度大小,而液体粘度的增加会显着延缓气泡的崩溃时间、降低气泡的振动幅度和微喷速度大小。最后,本文实验探索了不同气泡动力学过程对刚性壁面的冲击作用的大小,研究了气泡动力学特性与气泡对刚性壁面冲击作用的关系,分析了不同作用机制在对壁面冲击中所起到的作用,并且讨论了不同作用机制所对应的不同应用领域,相关的结论在超声空化的实际应用中具有重要的参考意义。
安宇,袁月,苗博雅[3](2020)在《单气泡和多气泡的声空化效应研究进展》文中研究指明分别从单气泡和多气泡两个方面对声空化效应的研究进展进行综述。在单气泡方面,明确了单气泡声致发光的机理实际是高温高压气体发光。但如果按已有理论计算,气泡内气体的电离度不足以达到实验观察到的发光强度,计算与实验定量差距比较大,电离过程还有待进一步研究。在多气泡方面,介绍了多气泡空化现象研究进展,特别是给出了气泡排成线和气泡群形成小的球形团状结构时计算气泡间相互作用的简化公式,并给出利用平均场理论计算声空化声场的方法。最后分析最近在声空化云中观察到的声频谱禁带现象,利用声空化平均场理论计算可以再现这种效应,并利用线性分析方法揭示此现象出现的原因。
段博崧[4](2019)在《液压锥形节流阀口气穴发光现象的研究》文中认为液压系统中存在着一种发光现象,这种现象是由于密闭容腔处液压油的压力降低至某一温度下的空气分离压或饱和蒸气压以下,导致液体中的气体分离出来甚至液体气化,产生大量气泡,当气泡随着液压油液流动,从低压处流到高压处,导致气泡被压破,引发气泡破裂的的韧致辐射,从而导致发光现象的产生。本文则以液压锥阀节流阀口为研究对象,进行了理论分析及推导、仿真分析和试验研究,探究阀开口大小、压差、温度、粘度不同条件对于发光现象的影响,进而完善气穴发光理论。首先,查阅有关气穴发光现象的理论,发现与声致发光的产生机理类似,可以参考声致发光的研究方向来探究液压系统中的发光现象。由于是气泡破裂引发的发光现象,所以文章中的理论公式推导都是基于气泡的动力学方程,针对压力、粘度、温度等参数的变化进行理论推导。其次,对试验所用的阀进行SolidWorks三维建模,将模型导入到ANSYS中,进行流场仿真,分别改变阀口开度大小、压差、温度、粘度等条件观察气穴的产生情况。最后,搭建发光试验台,分别改变阀口形状、阀口开度、阀口前后压差、油液温度、液压油液粘度等条件进行试验研究,观察不同的条件下发光强弱的变化并用相机进行拍照,记录相应的压力、流量、温度试验数据,绘制出相应的试验曲线并进行分析,并将试验后用的液压油液进行化验,检验其性质是否变化。本文主要探究液压锥形节流阀口的气穴发光现象,采用理论、仿真与试验相结合的方法进行探索。实际试验过程中主要运用控制变量的研究方法对不同试验参数进行研究,得到了阀口形状对发光现象无影响、发光强度随着阀口开度先增大后减小、阀口前后压差增大导致发光强度增大、发光强度随着温度升高先上升后不变等结论,总结了液压系统锥阀阀口的气穴发光现象的规律,并对不同条件下发光强弱的变化及试验采集到压力、温度、流量数据进行合理的分析,总结影响气穴发光现象的因素,完善了气泡发光理论。本文的研究有利于在液压系统中对发光现象的深入研究,探究液压油液发光的机理。
周利民[5](2019)在《水中纳米气泡的气体状态与稳定机理的探究》文中研究说明软物质是近年来兴起的一个横跨凝聚态、材料科学、生物大分子的全新领域。不同于气体、简单液体和高度有序的固体,软物质拥有丰富多变的形态和众多新奇的特性,因其广泛的应用前景已然成为国内外热点研究话题。水中的气泡尤其是表面上纳米尺度的气泡,其被发现具有的一系列奇异性质,完全超出了人们对这类固液界面上仅由气体组成的气泡的预期,并在过去的20年中得到了软物质研究的持续关注。这类纳米级气泡,其极有可能存在于各类表面上并能造成一定的影响,这对于理解凝聚态研究中发现的许多费解现象包括纳米气泡本身的谜团都具有重要的意义。固液表面上纳米尺寸的气泡其存在本身就与经典理论的预测相左,按照拉普拉斯方程计算其内部可以压强达到几十甚至上百个大气压,如此之大的压强会让水中气泡在一个毫秒内消失,但实验上观测到的纳米气泡可以长时间(数小时甚至数天)的存在;再者就是其润湿行为与宏观上的差异,由实验数据测得的接触角比按杨氏方程计算得到的接触角要小几十度。这些奇异性质使纳米气泡从发现之初便饱受争议,也备受关注。尽管这些疑虑一直如同“乌云”般笼罩在基础研究领域,相关应用却在不断涌现,包括清洗,矿物浮选,药物输运,水产养殖和水质净化等。随着研究不断深入,越来越多的证据表明微观界面附近存在的纳米气泡,不但是影响长程疏水作用、边界滑移、惰性气体轻微麻醉效应的重要因素,其也是制约催化制氢效率、微孔膜过滤能力、螺旋桨叶片寿命的内在原因之一。由于测量手段和分辨能力的限制,目前关于纳米气泡的认知大多停留在其形貌、分布和软硬度等上,对其内部气体的化学组分和所处状态以及其周围液体环境所知甚少。因而对气泡内部气体的物化性质进行精细测量,并通过理论和计算机模拟构建出界面纳米气泡的准确且合理的物理模型,将很有必要,一方面能够为解释其众多特性包括超强的稳定性等开拓思路,另一方面也能为解决因其在表面附着所造成的问题和推动纳米气泡在工业生产和日常生活中的应用带来启发。本论文分三个部分展开,首先考虑到纳米气泡研究的一大难点是其在表面上的形成几无规律并且分布稀疏,已有制备方法效率不高并容易引入污染而难以区分,基于超纯水体系发展了一种单步简洁、无污染、操作方便且效率颇高的界面纳米气泡制备方法,立足于温度较低时液体中气体溶解度更高的“教科书”原理,采用长时间低温保存的冷却水滴加在疏水表面上,在热平衡过程中于界面附近形成气体过饱和状态从而高效地产生界面纳米气泡,该方法简洁仅采用纯水,能够适用到各种表面上包括比如矿物表面、薄膜材料和生物体系像细胞膜表面等。再者,为获得获取气泡内部气体信息,利用近几十年来迅速发展的同步辐射X射线技术,通过软X-射线透射成像技术对之前发展的冷却水方法和电解水方法产生的纳米气泡进行了测量,进一步分析气泡内部和其周围水环境的近边精细结构吸收谱,得到了气泡内部气体的组分和其所处的状态。分析结果表明在纳米气泡内部,这样一个受到限制、高度小于或接近于常温常压下空气中气体分子自由程(68nm)的空间内,气体分子呈现出一种新奇的“聚集态”,其密度高出空气密度(1.25kg/m3)的几十倍以上,并不符合拉普拉斯压力的计算结果,在X射线的照射下也呈现出超常的稳定性;纳米气泡周围水环境中的气体浓度同样超过热力学平衡下的饱和浓度数十甚至上百倍,这显示在在一个受限空间下的疏水表面附近,气体分子的聚集行为异于常理,奇特的聚集行为需要全新的理论来解释。最后,采用在软物质理论探究中倍受欢迎的分子动力学模拟,希望能构建出纳米气泡的的理论模型,研究了不同亲疏水表面上气体吸附聚集的行为,探讨了不同初始气体过饱和度、气体种类、溶剂状况对纳米气泡的形成和稳定的影响.进一步统计计算并对比了气体分子在纳米气泡和水中的扩散行为,尝试在分子层面上探索气体分子在疏水表面的聚集机制。
于颖,石鑫,刘忱,王海凤[6](2019)在《声致发光技术进展与应用前景》文中研究说明声致发光现象是指当液体受到强大声波作用时,液体中会产生一种"声空化"现象。即在液体中产生气泡,气泡瞬间缩小到一个非常小的体积,在此过程中会发出瞬间闪光并伴随释放大量的热量。声致发光作为声学和光学的交叉学科引起了很多人的兴趣。本文对声致发光这种奇特的现象进行系统评述,讨论声致发光的几种机理,介绍单泡声致发光和多泡声致发光的研究进展以及各领域最新研究成果,并对声致发光未来的发展及应用前景作出展望。
王德鑫[7](2018)在《不同惰性气体对声致发光的影响研究》文中研究说明本论文针对不同惰性气体对声致发光的影响问题,用数值模拟方法分别研究了磷酸溶液中溶有不同惰性气体的多泡声致发光特性并分析了不同惰性气体对声致发光的影响。同时对溶有不同惰性气体的磷酸溶液中多泡声致发光的光谱进行了测量。首先通过应用空化气泡壁的动力学R-P方程、气体的van der waals方程以及韧致辐射方程对单泡声致发光过程中,气泡的半径、内部温度和辐射光强进行了数值模拟。结果表明随着不同惰性气体分子质量的增加,声致发光气泡内部温度也随之升高,并且辐射出的光强也有非常明显的增强,不过气泡膨胀的最大半径并没有明显的变化。接下来,在单泡模型的基础上我们考虑双泡间的相互作用,得到了次Bjerknes力的表达式,并通过双泡动力学方程对耦合双泡声空化时的气泡半径、内部温度以及次Bjerknes力的变化进行了分析。研究认为:当双泡大小不同时,由于较大的气泡辐射压力波相对于小气泡的作用较强,因此较小气泡受到的影响比较大,其内部温度的变化情况也比较高。当耦合双泡大小相同时,双泡间的次Bjerknes力均为负值,表明耦合双泡在振荡过程中是相互吸引的,并且在一个振动周期内次Bjerknes力有两次径向振荡。随着双泡间距离的增加,双泡之间的相互作用减弱,所以双泡间次Bjerknes力逐渐减小,双泡膨胀的最大半径逐渐增大,并且双泡内部温度也随之增加。如果双泡间距足够大,则双泡间次Bjerknes力就可以忽略不计,此时可将双泡模型简化为单泡模型。当双泡内含有不同的惰性气体时,由于溃灭时气泡内气体的多方指数变化快慢的不同导致气泡在之后的回弹阶段表现出明显不同的振荡规律。而在双泡膨胀阶段气体的多方指数几乎不变,所以最大半径的变化没有明显差异。最后我们在浓度为85%的磷酸溶液中溶入了饱和的氩气和氦气,并使用光电倍增管和液氮制冷CCD对溶液中的多泡声致发光现象中辐射出的光谱进行了测量。在溶有氩气的磷酸溶液中观测到了非常明显的氩原子4s-4p组态跃迁的谱线,这是首次在磷酸溶液中测得,是对声致发光等离子模型的实验数据上一个补充。另外在溶有氦气的磷酸溶液中,观测到了OH离子的谱线,这与国外suslick小组所得到的结果是一致的。在两次测量的光谱数据中,均发现590nm左右出现一个分立谱,通过对光谱数据的分析认为这是氩气和氦气的原子辐射谱线。
何敏[8](2018)在《基频和高阶谐振频率下球形谐振腔声场、声致发光及生物学效应的研究》文中研究表明声波在球腔内传播时,当球腔直径是声波波长的整数倍n(n为非零的自然数)时,声波在球腔内产生谐振,并形成球形驻波声场,此时的球腔即为声谐振腔。根据n的数值不同,球形谐振腔会产生不同的谐振状态:基频激励下的谐振(n=1)和高阶谐振频率激励下的谐振(n>1)。不同的谐振频率激励时,谐振腔会出现不同的声学现象:基频下的单波声场和单泡声致发光现象,高阶谐振频率下的高能焦域声场和多泡声致发光现象。为了研究不同谐振状态下球形谐振腔驻波声场中声学变化及内在关联,本文采用理论模拟和实验研究相结合的方法,1.研究了基频下球形谐振腔内的声场和不同谐振腔直径、不同环境温度下的声致发光现象;2.研究了高阶谐振频率下球形谐振腔内的驻波声场和不同环境静水压力下的声致发光;3.研究了不同环境静水压力下高阶谐振频率激励的球形谐振腔焦域处的空化以及生物学效应变化。目的1.明确基频和高阶谐振频率两种激励模式下谐振腔内声致发光的发光机制和内在联系;2.明确球形驻波聚焦声场的形成,认识球形驻波聚焦的原理;3.明确环境静水压力对高阶谐振频率激励的球形聚焦超声辐照生物组织所致损伤的影响及其机制。材料和方法1.基频下球形谐振腔内声场和声致发光的研究理论部分采用有限元分析软件Comsol Multiphysics对基频6.996kHz、直径230mm球形谐振腔的声场进行仿真计算;实验部分采用信号发生器产生频率6.996kHz的正弦波信号,经功率放大器放大后激励直径230mm的球形谐振腔,光谱仪采集2℃、5℃、10℃、15℃、20℃五个环境温度下声致发光的光谱,研究环境温度对声致发光的影响;然后将频率12.094kHz、6.996kHz、3.689kHz的正弦波信号净功率放大器放大后分别激励直径130mm、230mm、460mm的球形谐振腔并采集光谱,比较不同直径谐振腔内的声致发光。2.高阶谐振频率下球形驻波声场和声致发光的研究理论部分采用有限元分析软件Comsol Multiphysics对高阶谐振频率654.3kHz、直径230mm球形谐振腔的声场进行仿真计算;实验部分采用光学纹影成像系统和光纤水听器对高阶谐振频率650.3kHz,直径230mm,开口直径100mm,高度200mm的球腔聚焦超声换能器的声场进行观测。然后对0.1MPa、1MPa、2MPa、3MPa、4MPa、5MPa、6MPa、7MPa、8MPa、9MPa和10MPa十一个环境静水压力下的声致发光图像及光谱进行采集,分析环境静水压力对声致发光的影响。3.环境静水压力对高阶谐振频率下球形谐振腔中生物学效应影响的研究采用光纤水听器测量常压、2MPa、4MPa、6MPa、8MPa和10MPa环境静压力下不同驱动功率下的焦点声压,得到空化阈值随环境静水压力变化的曲线;采用2000V的电压,654kHz的频率激励开口直径100mm,高度200mm,直径230mm的球腔聚焦超声换能器,并用高速摄影系统拍摄常压、0.4MPa、0.8MPa、1.2MPa、1.6MPa和2.0MPa环境静水压力下的焦点处空化云情况以及辐照前、辐照40 ms、80 ms、120 ms、200 ms、2000 ms后的仿组织体膜内的损伤变化;然后采用1000W的电功率,5s的辐照时间在常压、0.5MPa、1.0MPa、1.5MPa、2.0MPa和2.5MPa六个环境静压力下辐照离体牛肝组织,对损伤截面积进行测量及统计分析。结果1.基频(6.996kHz)激励下的直径230mm的球形谐振腔声场-6dB焦域大小为127.66mm×127.66mm(0.6λ×0.6λ),-6dB区域内的声压基本保持不变,通过外界引入气泡产生单泡声致发光;随着环境温度的逐渐降低,基频声致发光光谱峰值波长逐渐蓝移,峰值波长与环境温度的关系为:ml=-0.1T2+4.04T+290,确定系数R2=0.99984;随着球形谐振腔直径的减小,即随着激励频率(基频)的增加,声致发光的光谱峰值波长逐渐蓝移。2.直径230mm的球腔在高阶谐振频率驱动下有强烈的频率依赖特性,谐振频率间隔分布约等于6.5kHz,即c/D(c为水中的声速,D为球形谐振腔的直径)。高阶谐振频率650.3kHz下球形驻波聚焦声场建立过程中,声波会随着时间的增加向球心汇聚,焦点声压逐渐增加,声场在空间上始终呈中心对称分布。高阶谐振频率驱动650.3kHz下的-6dB焦域大小约为1.34mm×2.23mm,即0.6λ×0.9λ;高阶谐振频率650.3kHz下的声致发光光强随着环境静水压力的增加而逐渐增加,声致发光光强与环境静水压力的关系为:I=153.6P2stat-105.9Pstat,确定系数R2=0.98027。3.空化阈值和环境静水压力呈线性关系,关系式为“Pcav(空化阈值)=11.043×Pstat(环境静水压力)+31.226”,确定系数为98.12%。可见环境静水压力的提升可以提高空化阈值,从而抑制空化。球腔聚焦换能器在1000W电功率激励下产生的超声辐照离体牛肝组织时发现,当环境静水压力增加到完全抑制空化时,即环境静压力大于2MPa,等于2.5MPa时,离体牛肝组织中损伤明显减小。另外也发现适当增加环境静水压力,即环境静压力等于0.5MPa、1MPa、1.5MPa、2MPa时,组织中的空化未被完全抑制,反而增大HIFU辐照离体牛肝组织中的损伤。结论1.基频下的单泡声致发光和高阶谐振频率下的多泡声致发光具有相同的发光机理。2.球腔聚焦超声换能器在高阶谐振频率下的球形驻波声场内有强烈的频率依赖特性,并且会形成亚波长焦域,这为HIFU精准治疗提供了理论基础。3.由于沸腾泡和空化效应的共同作用,适当增加环境静水压力会增强靶区组织的损伤;而当环境静水压力增加到完全抑制空化时,靶区组织损伤明显减小。
王德鑫,那仁满都拉[9](2017)在《惰性气体参数对声致发光的影响》文中研究说明通过考虑Van der waals方程中不同气体的绝热指数和热扩散系数,计算了惰性气体参数对声致发光的影响.利用R-P方程,分别计算了He,Ar和Xe气泡在声致发光过程中的相对半径和最高温度.利用韧致辐射模型计算了相应惰性气体声致发光的光强.计算结果表明随着惰性气体分子量的增加,气泡内的最高温度和最大光强也随之增加.
沈阳[10](2014)在《超声空化的理论研究及影响因素的模拟分析》文中指出随着科学技术的发展,超声空化在越来越多的领域得到了广泛的应用。液体介质中的气泡核在超声波的作用下产生超声空化现象,空化气泡在崩溃的瞬间,空化气泡内能够产生上千度高温和上千个大气压的压强的极端物理化学环境,同时会有超过声速的冲击波从泡内发射出来。通过控制超声空化现象的发生及其空化强度,可以达到在一般条件下达不到的目的。由于超声空化气泡的运动过程是高度的非线性的,以及其运动周期很短,在实验测量中具有一定的困难。本文采用数值分析的方法从理论方面分析超声空化现象。本文主要基于考虑了液体的可压缩性、液体粘度、表面张力、辐射阻尼以及水蒸气蒸发和冷凝等的Kyuichi Yasui模型,并对其进行稍微的修改后建立超声空化气泡的动力学方程。利用MATLAB对上述超声空化气泡动力学方程进行求解,得出了超声空化气泡在超声波的作用下的半径以及空化气泡运动过程中的泡内温度、压强、水蒸气的分子数量、内能、气体分子的总动能等。通过比较考虑和不考虑水蒸气蒸发和冷凝的空化气泡动力学模型,得出水蒸气的蒸发和冷凝虽然对空化气泡半径的影响不大,但是对泡内温度和压强等等状态参数的影响较大,是不能够忽略不计的。本文基于超声空化的动力学方程,通过改变空化气泡的初始半径、超声波频率、超声波振幅、液体粘度、表面张力和液体介质的温度等影响超声空化过程的因素,研究这些因素对超声空化的影响:(1)通过改变空化气泡的初始半径同时也就改变了空化气泡内气体分子的数量,得出空化气泡的初始半径的大小对空化气泡的半径对空化气泡的运动状态影响不大,只是因为初始泡内水蒸气分子数的增加,使泡内的水蒸气分子数量、内能和气体分子总动能相应增加。(2)通过改变超声波的频率,得出超声波的频率越高,空化气泡所能达到的半径越小,泡内的温度和压强会有小幅度的下降,水蒸气分子的数量、泡内内能和气体分子总动能会有较大幅度的减少。(3)通过改变超声波的振幅,得出超声波的振幅越大,空化气泡的半径以及泡内温度、压强、水蒸气分子数量、内能、气体分子总动能就越大,并且增加的幅度很明显。过小的超声波振幅则不会使空化气泡崩溃。(4)通过改变液体介质的粘度,得出液体粘度越大,空化气泡的半径以及泡内温度、压强、水蒸气分子数量、内能、气体分子总动能就越小。并且随着液体粘度的增加,对空化气泡运动的影响就越大,甚至可以使空化气泡一直稳态震荡。(5)通过改变液体介质的表面张力,得出表面张力越大,空化气泡的半径以及泡内温度、压强、水蒸气分子数量、内能、气体分子总动能就越小。但是其在正常范围内对超声空化的影响较小。(6)通过改变液体介质的温度,得出液体介质的温度越高,空化气泡的半径越大,泡内最高温度和最大压强有较大幅度的降低,泡内最低压强、水蒸气分子数量、内能和气体分子总动能有较大幅度的增加。
二、声致发光气泡内水蒸气的影响(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、声致发光气泡内水蒸气的影响(论文提纲范文)
(2)低频超声场中单空化气泡对刚性壁面的冲击机制研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 超声空化 |
1.2 低频超声空化的研究现状 |
1.2.1 低频超声空化的理论研究 |
1.2.2 低频超声空化的实验研究 |
1.3 近壁面单空化气泡研究现状 |
1.3.1 近壁面单空化气泡的仿真计算研究 |
1.3.2 近壁面单空化气泡的实验研究 |
1.4 研究中存在的问题 |
1.5 本文研究内容和论文安排 |
第2章 近壁面单空化气泡动力学过程的仿真 |
2.1 基本理论与方法 |
2.1.1 控制方程 |
2.1.2 状态方程 |
2.1.3 变量的无量纲归一化 |
2.2 近壁面单空化气泡边界元模型 |
2.2.1 边界元法简介 |
2.2.2 本文模型以及数值计算方法 |
2.2.3 时间步长与计算流程 |
2.2.4 数值光顺技术和网格重划 |
2.3 速度和压力计算 |
2.3.1 法线和气泡节点速度 |
2.3.2 流场的速度场 |
2.3.3 流场的压力分布 |
2.4 本章小结 |
第3章 近壁面单气泡空化动力学过程的捕捉观测 |
3.1 实验装置与方法 |
3.1.1 气泡产生装置 |
3.1.2 超声驱动装置 |
3.1.3 显微高速摄影系统 |
3.1.4 同步控制方法 |
3.2 单空化气泡的典型动力学形态分析 |
3.3 气泡动力学特性的分析方法 |
3.3.1 气泡壁面的速度分析 |
3.3.2 气泡运动的时间特性分析 |
3.3.3 气泡产生微喷特性的统计方法 |
3.4 本章小结 |
第4章 超声强度对近壁面空化气泡动力学过程的影响 |
4.1 超声波传播及声强测量 |
4.2 气泡随时间的形态变化和壁面速度特性 |
4.2.1 气泡的形态变化分析 |
4.2.2 气泡壁面的速度特性 |
4.3 气泡运动的时间特性及气泡微喷特性分析 |
4.3.1 气泡运动的时间特性分析 |
4.3.2 气泡崩溃的微喷特性 |
4.4 本章小结 |
第5章 气泡参数对近壁面空化气泡动力学过程的影响 |
5.1 气泡初始参数对气泡形态变化的影响 |
5.1.1 气泡初始距离参数对气泡形态变化的影响 |
5.1.2 气泡初始半径对气泡形态变化的影响 |
5.2 气泡初始参数对气泡崩溃时间的影响 |
5.3 气泡初始参数对微喷特性的影响 |
5.3.1 气泡初始参数对微喷时间特性的影响 |
5.3.2 气泡初始参数对微喷速度特性的影响 |
5.4 本章小结 |
第6章 液体特性对近壁面空化气泡动力学过程的影响 |
6.1 实验条件 |
6.1.1 超声条件 |
6.1.2 实验液体介质 |
6.2 液体表面张力对气泡动力学的影响 |
6.2.1 气泡的形态变化 |
6.2.2 气泡的首次崩溃位置 |
6.2.3 气泡的微喷特性 |
6.2.4 气泡崩溃的时间特性 |
6.3 液体粘度对气泡动力学的影响 |
6.3.1 气泡的形态变化 |
6.3.2 气泡的崩溃特性 |
6.3.3 气泡崩溃的时间特性 |
6.4 本章小结 |
第7章 超声作用下单空化气泡对刚性壁面冲击过程的分析 |
7.1 实验研究方法 |
7.1.1 实验系统 |
7.1.2 壁面表面修饰 |
7.1.3 壁面表面受冲击效果表征方法 |
7.2 气泡对壁面冲击作用的大小与液体粘度的关系 |
7.3 壁面作用效果的高速摄影观察结果 |
7.3.1 高粘度液体中气泡对壁面的冲击作用 |
7.3.2 中粘度液体中气泡对壁面的冲击作用 |
7.3.3 低粘度液体中气泡对壁面的冲击作用 |
7.4 近壁面单空化气泡对壁面的冲击机制分析 |
7.5 本章小结 |
第8章 总结与展望 |
8.1 总结 |
8.2 主要创新点 |
8.3 展望 |
参考文献 |
附录 A |
附录 B |
附录 C |
附录 D |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(3)单气泡和多气泡的声空化效应研究进展(论文提纲范文)
1 单气泡研究进展 |
2 多气泡研究进展 |
3 声空化云中声波频谱中的禁带 |
4 研究展望 |
(4)液压锥形节流阀口气穴发光现象的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题来源及研究的背景和意义 |
1.1.1 课题的来源 |
1.1.2 课题研究的背景和意义 |
1.2 国内外研究现状及分析 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.2.3 国内外文献综述的简析 |
1.3 主要研究内容及研究方案 |
第2章 阀口形状及开度对气穴发光现象影响研究 |
2.1 引言 |
2.2 搭建试验台 |
2.3 探究阀口形状对发光现象的影响 |
2.3.1 不同阀芯的流通面积计算 |
2.3.2 试验研究 |
2.4 阀口开度对发光现象的影响 |
2.5 本章小结 |
第3章 阀口前后压差对发光现象影响研究 |
3.1 引言 |
3.2 理论分析 |
3.2.1 假设条件 |
3.2.2 理论推导 |
3.3 阀口通道流场仿真 |
3.3.1 几何模型的绘制及网格划分 |
3.3.2 流体的边界条件及参数设置 |
3.3.3 仿真结果与分析 |
3.4 试验研究 |
3.4.1 试验参数及试验过程 |
3.4.2 试验采集的发光图像分析与比较 |
3.4.3 试验采集压力数据分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 系统温度对气穴发光现象影响研究 |
4.1 引言 |
4.2 理论分析 |
4.2.1 假设条件 |
4.2.2 建立数学模型 |
4.2.3 数值计算与分析 |
4.3 阀口通道的流场仿真 |
4.3.1 流场仿真的边界条件及参数设置 |
4.3.2 仿真结果与分析 |
4.4 试验研究 |
4.4.1 试验参数及试验过程 |
4.4.2 试验采集发光图像的分析 |
4.4.3 试验采集流量数据的分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 液压油粘度变化对发光现象的影响研究 |
5.1 引言 |
5.2 试验研究 |
5.2.1 试验参数及实验过程 |
5.2.2 试验采集发光数据分析 |
5.2.3 试验采集流量数据分析 |
5.3 油液化验结果分析 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
(5)水中纳米气泡的气体状态与稳定机理的探究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 引言 |
1.1 纳米气泡的研究背景 |
1.2 纳米气泡的基本定义与分类 |
1.2.1 界面纳米气泡 |
1.2.2 体相纳米气泡 |
1.2.3 其他纳米气泡 |
1.2.3.1 石墨烯纳米气泡 |
1.2.3.2 金属中的纳米气泡和脂质体纳米气泡 |
1.3 纳米气泡的制备方法 |
1.3.1 醇水替换 |
1.3.2 电化学电解法 |
1.3.3 其他产生表面纳米气泡的方法 |
1.3.4 体相纳米气泡制备方法 |
1.4 纳米气泡的检测手段 |
1.4.1 原子力显微镜 |
1.4.2 光学显微镜 |
1.4.3 电子显微镜 |
1.4.4 红外谱学 |
1.4.5 同步辐射软x射线成像 |
1.4.6 基于表面增强效应的暗场显微镜 |
1.4.7 体相纳米气泡追踪技术 |
1.4.7.1 动态光散射 |
1.4.7.2 纳米粒子追踪技术 |
1.4.7.3 基于共振的质量测量 |
1.5 纳米气泡研究的基本科学问题 |
1.5.1 水中气泡的 Epstein-Plesset 理论 |
1.5.2 与经典理论的冲突 |
1.5.2.1 违背理论预测的超强稳定性 |
1.5.2.2 不遵循杨氏方程的接触角 |
1.5.3 基础研究新领域:在挫折与未知中前行 |
1.5.3.1 普遍接受的界面纳米气泡的存在性 |
1.5.3.2 受到质疑的体相纳米气泡的存在与稳定机制 |
1.5.4 工业应用与生物学效应探讨 |
1.6 纳米气泡的理论研究现状 |
1.6.1 唯象理论模型 |
1.6.1.1 理想气体下的模型 |
1.6.1.2 Knudsen 气体模型 |
1.6.1.3 高密度气体模型 |
1.6.2 现有解析研究理论 |
1.6.2.1 基于气体过饱和及三相线固定的气泡稳定性解释 |
1.6.2.2 基于 Lennard-Jones 势的分子动力学模拟 |
1.6.2.3 基于表面吸引势下的三相线固定的气泡稳定性的讨论 |
1.7 纳米气泡与空化作用 |
1.7.1 空化作用简介 |
1.7.2 声致发光现象 |
1.7.3 早期黑体辐射等解释机制的失败 |
1.7.4 小龙虾中的空化作用和声致发光效应 |
1.7.5 近年来“致密等离子体”新物态的讨论 |
1.7.6 气泡冷核聚变:神话的破灭 |
1.7.7 纳米气泡与空化作用探讨 |
1.8 关于本论文的内容安排 |
第2章 无污染便捷高效的长时冷冻水制备纳米气泡方法 |
2.1 研究背景与目的 |
2.2 实验材料与检测方法 |
2.2.1 纳米气泡的产生步骤:长时间冷却-滴加-静置 |
2.2.2 AFM成像测量 |
2.2.3 脱气对照 |
2.2.4 溶氧量测量 |
2.2.5 颗粒追踪技术 |
2.3 实验数据与分析 |
2.3.1 冷冻水和脱气水在基底上产生的纳米气泡对比 |
2.3.2 产生的纳米气泡的基本特性:大小、覆盖度、力曲线和硬度 |
2.3.3 统计纳米气泡数量和总体积 |
2.3.4 冷冻水中的溶氧量与冷却时间的关系 |
2.3.5 利用颗粒追踪排除污染物的引入 |
2.3.6 冷冻水产生纳米气泡的动态观测 |
2.3.7 探讨冷冻水方法在其他体系的有效性 |
2.4 讨论与总结 |
第3章 软x射线成像谱学获取纳米气泡内部的物化性质 |
3.1 研究背景与目的 |
3.2 实验材料与测量方案 |
3.2.1 样品准备 |
3.2.2 测试平台介绍 |
3.2.3 纳米气泡产生方法 |
3.2.3.1 电解水法 |
3.2.3.2 冷冻水法 |
3.2.4 软X射线吸收成像测量 |
3.3 实验数据与分析 |
3.3.1 样品制备可靠性的初步验证 |
3.3.1.1 光学成像分析 |
3.3.1.2 AFM成像分析 |
3.3.1.3 拉曼光谱分析 |
3.3.2 不同光子能量下纳米气泡的成像 |
3.4 纳米气泡的近边吸收谱 |
3.4.1 氧边的x射线近边吸收谱:氧气存在与否 |
3.4.2 氮边的x射线近边吸收谱:氮气存在与否 |
3.5 X射线近边吸收谱的物理内涵 |
3.5.1 估算纳米气泡内部的气体含量和内部压强 |
3.5.2 估算纳米气泡周围水中的气体含量 |
3.5.3 不同大小的纳米气泡的内部气体压强(密度) |
3.6 讨论与总结 |
3.6.1 与理想气体模型下纳米气泡内部压强理论值对比 |
3.6.2 受限空间下高密度(压强)气体的聚集机制的思考 |
第4章 分子动力学模拟探讨纳米气泡的物理图像与稳定机制 |
4.1 分子动力学模拟的基本原理 |
4.1.1 分子模拟发展历史 |
4.1.2 分子动力学的计算方程,力场,模型构建和计算平台 |
4.1.3 分子动力学模拟的实用性和局限性 |
4.2 纳米气泡研究体系搭建 |
4.3 均质表面上气体分子的富集行为 |
4.3.1 水中石墨表面上气体分子富集行为 |
4.3.2 不同气体分子数下纳米气层的形成 |
4.3.3 不同疏水性表面气体分子富集行为 |
4.3.4 亲水表面:铂(111)面上的气体吸附行为 |
4.4 非均质表面:亲疏水交替结构 |
4.4.1 亲疏水结构 pattern 设计的初衷与启发 |
4.4.2 亲疏水交替结构上纳米气泡的形成(N2,O2) |
4.4.3 初始体系溶液中气体过饱和度对气泡形成的影响 |
4.4.4 最终气泡稳定状态是否受模拟体系影响 |
4.5 不同乙醇/水溶液浓度对纳米气泡的形成和稳定的影响 |
4.6 纳米气泡内部在表面上富集的高密度气体层 |
4.6.1 AFM力曲线黏滞力段与基底界面附近原子排布的关系 |
4.6.2 分子模拟得到的纳米气泡内富集在表面的高密度气层 |
4.6.3 气泡大小是否影响内部密度的讨论 |
4.7 纳米气泡内部的高密度气体聚集机理 |
4.7.1 软X射线吸收谱得到的纳米气泡的内部气体状态 |
4.7.2 分子动力学模拟得到的高密度纳米气泡 |
4.7.3 水中气体分子和纳米气泡内部气体分子的扩散行为 |
4.8 受限空间下气体富集是否存在新机制:思考与探索 |
第5章 总结与展望 |
5.1 研究工作总结与创新点 |
5.2 对后续工作的展望 |
5.2.1 纳米气泡与纳米气层 |
5.2.2 关于体相纳米气泡 |
5.2.3 关于纳米气泡的应用 |
5.2.4 石墨烯/云母受限空间中界面水对多肽自组装行为的影响 |
5.2.5 纳米气泡内部“dense gas”状态形成的内在机制 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(6)声致发光技术进展与应用前景(论文提纲范文)
引言 |
1 理论研究 |
1.1 气泡声致发光机理 |
1.2 声致发光气泡稳定性 |
2 单泡声致发光进展 |
3 多泡声致发光进展 |
4 应用前景 |
(7)不同惰性气体对声致发光的影响研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 引言 |
1.1 声致发光的概述 |
1.1.1 声致发光的发现 |
1.1.2 声致发光的特性 |
1.2 声致发光的国内外研究进展 |
1.3 声致发光的研究意义及应用 |
1.4 本论文的主要内容 |
第二章 声致发光的理论模型 |
2.1 声致发光理论模型的建立过程 |
2.2 单泡声致发光的模型 |
2.2.1 由气泡的能量守恒推出R-P方程 |
2.2.2 由势能方程推出R-P方程 |
2.3 双泡声致发光的模型 |
第三章 惰性气体对声致发光的影响 |
3.1 惰性气体参数对声致发光的影响 |
3.2 氩气精馏理论 |
3.3 惰性气体的扩散稳定性 |
3.4 惰性气体对声致发光气泡平衡参数的影响 |
3.5 耦合双泡中惰性气体的影响 |
第四章 声致发光的测量和光谱分析 |
4.1 声致发光测量系统 |
4.2 实验过程 |
4.3 实验测量 |
4.3.1 光电倍增管测量 |
4.3.2 液氮制冷CCD测量 |
4.4 数据分析 |
第五章 总结 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(8)基频和高阶谐振频率下球形谐振腔声场、声致发光及生物学效应的研究(论文提纲范文)
英汉缩略语名词对照 |
中文摘要 |
英文摘要 |
前言 |
参考文献 |
第一部分 基频下球形谐振腔内声致发光的研究 |
1 材料与方法 |
1.1 波动方程 |
1.2 理论模型 |
1.3 仿真参数 |
1.4 实验设备及材料 |
1.5 球形谐振腔基频的计算 |
1.6 气泡内等效黑体温度的计算 |
1.7 声致发光光谱检测 |
1.8 实验方法 |
1.9 数据处理 |
2 结果 |
2.1 基频激励球形驻波声场的仿真结果 |
2.2 基频下的单泡声致发光 |
2.3 不同环境温度下的声致发光 |
2.4 不同谐振腔直径下的声致发光 |
3 讨论 |
小结 |
参考文献 |
第二部分 高阶谐振频率下球形谐振腔内声场和声致发光的研究 |
第一节 高阶谐振频率下球形驻波聚焦声场的研究 |
1 材料与方法 |
1.1 理论计算 |
1.2 仿真参数 |
1.3 实验系统 |
1.4 声压检测装置 |
1.5 声场自动扫描 |
1.6 实验方法 |
1.7 数据处理 |
2 结果 |
2.1 球形谐振腔的驻波声场形成 |
2.2 球形谐振腔的仿真声场分布 |
2.3 球形谐振腔的稳态声场分布 |
3 讨论 |
小结 |
第二节 高阶谐振频率下声致发光的研究 |
1 材料与方法 |
1.1 球形聚焦集声系统 |
1.2 球形谐振腔 |
1.3 声致发光图像采集 |
1.4 声致发光光谱检测 |
1.5 实验方法 |
2 结果 |
2.1 高阶谐振频率下的多泡声致发光 |
2.2 不同环境静水压力下声致发光的光强变化 |
2.3 不同环境静水压力下声致发光的光谱变化 |
3 讨论 |
小结 |
参考文献 |
第三部分 不同环境静压力下球形谐振腔内生物学效应的研究 |
1 材料与方法 |
1.1 球形聚焦集声系统 |
1.2 球腔换能器 |
1.3 高速摄像系统 |
1.4 声压检测装置 |
1.5 实验材料 |
1.6 实验方法 |
1.7 损伤截面积测量 |
2 结果 |
2.1 不同环境静压力下的空化阈值 |
2.2 不同环境静压力下焦点处的空化云 |
2.3 仿组织体膜中的损伤变化 |
2.4 离体牛肝组织中损伤变化 |
3 讨论 |
小结 |
参考文献 |
全文总结 |
局限性与展望 |
文献综述 |
参考文献 |
致谢 |
博士期间发表的论文 |
(9)惰性气体参数对声致发光的影响(论文提纲范文)
引言 |
1 气泡动力学模型 |
2 韧致辐射模型 |
3 结果与讨论 |
4 结论 |
(10)超声空化的理论研究及影响因素的模拟分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 超声空化的概述 |
1.1.1 超声空化阈值 |
1.1.2 气泡核的存在 |
1.1.3 空化气泡的形成 |
1.2 空化的分类 |
1.3 超声空化的基本效应 |
1.3.1 高温效应和高压效应 |
1.3.2 声化学效应 |
1.3.3 声致发光 |
1.4 超声空化的研究进展 |
1.5 课题来源与研究内容 |
1.5.1 课题来源 |
1.5.2 研究内容 |
第2章 超声空化气泡的动力学方程 |
2.1 超声空化气泡的动力学方程 |
2.2 空化气泡内的化学反应 |
2.3 超声空化过程的能量特性 |
2.3.1 超声空化过程的合外力做功 |
2.3.2 气泡内气体的动能 |
2.3.3 气泡内压强所做的功 |
2.3.4 气泡内外水蒸气蒸发和冷凝的能量交换 |
2.3.5 气泡内外的温差传热 |
2.3.6 空化气泡崩溃时产生的冲击波 |
2.4 空化气泡受到的压强 |
2.5 四阶定步长Runge-Kutta方法与MATLAB实现 |
2.6 本章小结 |
第3章 超声空化气泡的动力学模拟 |
3.1 模拟结果与分析 |
3.2 空化气泡内的化学反应 |
3.3 超声空化过程中的能量变化 |
3.4 空化气泡受到的压强 |
3.5 水蒸气的蒸发和冷凝对超声空化的影响 |
3.6 本章小结 |
第4章 各种因素对空化气泡运动状态的影响 |
4.1 空化泡初始半径对空化气泡运动状态的影响 |
4.2 超声频率对空化气泡运动状态的影响 |
4.3 超声振幅对空化气泡运动状态的影响 |
4.4 液体粘度对空化气泡运动状态的影响 |
4.5 液体表面张力对空化气泡运动状态的影响 |
4.6 液体的温度对空化气泡运动状态的影响 |
4.7 各种因素对冲击波的影响 |
4.8 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间发表的论文 |
四、声致发光气泡内水蒸气的影响(论文参考文献)
- [1]考虑水蒸气蒸发和冷凝的球状泡群中泡的动力学特性[J]. 徐珂,许龙,周光平. 物理学报, 2021(19)
- [2]低频超声场中单空化气泡对刚性壁面的冲击机制研究[D]. 吴浩. 天津大学, 2020(01)
- [3]单气泡和多气泡的声空化效应研究进展[J]. 安宇,袁月,苗博雅. 陕西师范大学学报(自然科学版), 2020(03)
- [4]液压锥形节流阀口气穴发光现象的研究[D]. 段博崧. 哈尔滨工业大学, 2019
- [5]水中纳米气泡的气体状态与稳定机理的探究[D]. 周利民. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所), 2019(07)
- [6]声致发光技术进展与应用前景[J]. 于颖,石鑫,刘忱,王海凤. 光学仪器, 2019(02)
- [7]不同惰性气体对声致发光的影响研究[D]. 王德鑫. 内蒙古民族大学, 2018(10)
- [8]基频和高阶谐振频率下球形谐振腔声场、声致发光及生物学效应的研究[D]. 何敏. 重庆医科大学, 2018(11)
- [9]惰性气体参数对声致发光的影响[J]. 王德鑫,那仁满都拉. 内蒙古民族大学学报(自然科学版), 2017(02)
- [10]超声空化的理论研究及影响因素的模拟分析[D]. 沈阳. 东北大学, 2014(07)