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第1章 复杂液体中声传播与声空化概述 1

1.1 液体物理特性 2

1.1.1 液体声速 2

1.1.2 液体声传播常数 2

1.1.3 液体的其他物理特性 3

1.2 复杂液体介质内声传播研究进展 3

1.2.1 含悬浮物的液体介质内的声传播 3

1.2.2 含气泡液体介质内的声传播 6

1.2.3 气泡对液体介质声学特性的影响 7

1.2.4 声波作用下气泡在液体内的分布特征[17-19] 9

1.2.5 泡群运动 10

1.3 超声空化及气泡动力学的研究进展 11

1.3.1 空化现象的发现与定义 12

1.3.2 气泡动力学理论[24-26] 15

1.3.3 多泡空化体系动力学理论研究 17

1.4 空化动力学实验研究 17

1.4.1 声致发光[28-31] 17

1.4.2 单空化泡的动力学测量 18

1.4.3 空化场的测量 19

第2章 含气泡液体介质内的声传播 22

2.1 含气泡液体内声传播行波模型 22

2.1.1 散射法 22

2.1.2 两相流的连续介质模型 24

2.1.3 平均运动模型 24

2.2 气泡在液体内的声辐射 25

2.2.1 液体内单气泡的辐射声场 25

2.2.2 液体内气泡群辐射声场 26

2.3 含气泡液体内非线性声波动方程 28

2.3.1 基本方程 28

2.3.2 有界空间内非线性波动方程的近似解 31

2.3.3 介质中基波声压分布特征 35

2.3.4 介质中二次谐波声压分布特征 38

2.4 变截面容器中的非线性声传播 42

2.4.1 变截面管状容器内的纯液体内声传播方程 42

2.4.2 变截面管状容器内含气泡液体中的声传播方程 43

2.4.3 含气泡液体中的声传播方程的近似解 46

2.4.4 不同形状容器内基波声场分布 49

2.4.5 不同形状容器内二次谐波声场分布 52

2.5 液体空化对介质内声传播的影响 54

第3章 气泡耦合动力学 56

3.1 气泡径向振动和平动动力学 56

3.1.1 模型方程 57

3.1.2 气泡径向运动和平动的数值分析 59

3.2 气泡的大振幅振动 62

3.2.1 已有的气泡动力学理论模型[41-43] 63

3.2.2 泡内的气体压缩性影响修正 65

3.2.3 气泡振动特征分析 66

3.3 非线性驻波场中泡群内气泡动力学 72

3.4 壁面附近气泡的运动 73

3.4.1 无限大硬壁面附近气泡的运动 73

3.4.2 球形硬壁面附近气泡的运动 75

第4章 超声空化机制探讨 77

4.1 泡核生长的基本物理特性 77

4.1.1 泡核的生长 77

4.1.2 气泡的临界半径 79

4.2 空化的量度 80

4.2.1 影响空化量度的因素[49-53] 80

4.2.2 描述泡群空化的理论模型 82

4.3 声场中球状和半球状气泡云的运动 83

4.3.1 球状气泡云球形振荡模型 83

4.3.2 球状气泡云的气泡振荡模型 84

4.3.3 球状气泡云崩溃 85

4.4 声场中柱状气泡云的运动 86

4.5 单气泡和气泡云崩溃形成的压力场 88

4.5.1 气泡在声场中的能量转换 88

4.5.2 刚性边界附近单空化气泡的崩溃 89

4.5.3 气泡云崩溃形成的压力场 90

4.6 固体表面与空化相关应力分布 91

4.7 气泡间的相互作用力 95

第5章 不同环境中气泡动力学响应 99

5.1 自由场中的气泡间的相互作用[54-59] 99

5.2 管状结构内的气泡动力学[60-64] 103

5.3 气泡周围的声流分布[65-72] 105

第6章 多气泡耦合动力学理论 107

6.1 双气泡耦合动力学 107

6.1.1 双气泡耦合动力学方程 108

6.1.2 气泡间的相互作用力 109

6.2 泡群振动 109

6.2.1 泡群的形成 109

6.2.2 链式泡群内振动气泡的动力学方程 110

6.2.3 球状泡群内振动气泡的动力学方程 110

6.2.4 泡群对其周围气泡的作用 111

6.3 气泡间相互作用的宏观表现 117

第7章 管状结构内的气泡动力学 118

7.1 微管内气泡的受迫振动 118

7.1.1 模型描述 118

7.1.2 线性近似 120

7.1.3 非线性扰动 121

7.1.4 多方指数和黏性阻尼 122

7.1.5 数值分析 123

7.2 微管内气泡间的相互作用 125

7.2.1 模型描述 126

7.2.2 线性近似 127

7.2.3 非线性扰动 128

7.2.4 忽略黏性影响 129

7.2.5 系统处于对称状态 130

7.2.6 多方指数和黏性阻尼 132

7.2.7 数值分析 132

7.3 弹性微管内气泡的非线性受迫振动 134

7.3.1 模型描述 135

7.3.2 系统的共振 136

7.3.3 受迫振动振幅变化特征 138

7.3.4 二分频激励共振响应 139

7.3.5 数值分析 140

7.4 弹性微管内泡群的受迫振动 144

7.4.1 模型描述 144

7.4.2 系统线性共振频率 146

7.4.3 系统非线性共振频率 147

7.4.4 系统非线性共振声响应 149

第8章 振动气泡周围的微流分布 151

8.1 相互作用的两空化气泡周围的流速场 151

8.1.1 气泡间的相互作用 153

8.1.2 数值分析 156

8.2 双气泡周围的微流分布 160

8.2.1 一阶流速场 160

8.2.2 声流 163

8.2.3 数值分析 166

参考文献 172