声流条件下超声空化气泡分布研究

研究了频率为 20 kHz的超声作用在圆柱形料腔中出现声流现象时超声空化效应的空间分布特性。结合大振幅声源条件下的声辐射力,对声场内的声流现象进行了仿真分析,获取了不同超声功率和液位高度下的声流速度场分布,初步探究了声流条件下空化气泡的运动分布规律。采用超声空化效应的声致化学发光实验,对比研究了有、无声流条件时超声空化效应的空间分布特性。结果表明：功放电流高于 80 mA(电功率为 17.6 W)时,超声场可形成稳定的声致流动现象且可有效提高其声能辐射效率,大大增加了空化效应的作用区域,进而提高了声化学反应效率;声流条件下料腔内超声空化效应的分布区域与超声功率(振幅)、料腔液位高度相关,功放电流从 40 mA(电功率为8.8 W)增加至 120 mA(电功率为 26.4 W)时,空化面积占比提高了 100.86%,液位高度为 60 mm时的空化面积占比较50 mm和 70 mm时分别提高了 13.11%和 73.91%,提高超声功率及选择合理的料腔液位高度,可有效提高空化气泡扩散距离,增大空化分布面积;对于固定形状及尺寸料腔中的声场,声流速度达到一定阈值时,会出现空化效应增强,空化效应增强区域位于大于声流速度阈值的区域内;空化气泡的扩散分布与声流速度场密切相关,表现为随声流速度场的变化在料腔中部沿径向扩散、沿变幅杆轴向且在料腔底部沿径向扩散、沿变幅杆轴向扩散三种扩散分布模式。     

声化学主动力──声空化及其检测技术

本文简要介绍８０年代中期兴起的一个新的化学分枝─—声化学，从能量与物质相互作用的观点对声化学与其他化学分枝做了比较。井指出声化学的广阔应用前景。进而对声空化进行了讨论，强调声空化是声化学反应主动力的观点。最后详细介绍了声空化检测原理与方法的最新研究进展。     

用声致发光记录脉冲声场中的空化峰

采用频率为1.1MHz的脉冲声波,在声强≤0.5W/cm^2的条件下引发溶液中的声致发光,发现在脉冲宽度为200us-400us的区间内声致发光出现峰值。由于声致发光由超声波空化效应引发,因此,空化效应出现峰值。该实验结果不同于Hill和Flynn等人的实验结论。     

在超声场中微细颗粒增强MMC的研制及有关理论探讨

在讨论了关于改善颗粒被铝液的润湿性、微细颗粒在基体合金中均匀分散的原理的基础上,采用一套特别设计的装置,发展了一种在超声场中制备微细SiC、Si_3N_4和AlN颗粒增强MMC的办法。实验结果表明,高强超声处理大大地改善了铝液对微细颗粒的润湿性,使颗粒得以迅速混入熔体并均匀分散。MMC_p的铸态组织致密而均匀,表明设计的这套装置适于制备微细颗粒增强MMC_p。MMC_p可以像基体合金一样进行热挤压。微细颗粒的强化效果优于大颗粒,裂纹通常产生于大颗粒和金属基体间的界面上。 对高强超声在熔体中的传播及声空化和声流效应对微细颗粒的润湿和分散作用进行了实验观察和理论计算。结果显示,熔体中的声强足够高,导致了强烈的声空化和声流效应。声空化所引发的局部高压和高温分别为10~3～10~5大气压和10~3～10~4K。由于高强超声在熔体中迅速衰减,所以声空化最强作用区在变幅杆的端面。声流的最大速度达2.56m/s,熔体被其强烈搅拌。 运用力学及热力学观点分析了铝液润湿颗粒的机制。得出的结论是,超声对熔体/颗粒界面施加的能量极大地促进了铝液对颗粒的润湿。颗粒混入熔体的全过程包括润湿—弥散—部分脱附—少量团聚四个步骤。声空化引发的高压和高温可以清洗和活化颗粒的表面,使颗粒的表面能增大。而声空化引     

柱形料腔中超声空化效应的空间分布特性研究

研究了20 kHz的圆柱形料腔中超声空化效应的形成及其空间分布特性。应用柱贝塞尔函数,推导获取了柱形声场内超声传播的声能密度的分布,并采用有限元方法进行仿真分析。针对频率为20 kHz的功率超声实验,结合声学测量方法和鲁米诺声致化学发光方法,对理论分析结果进行了验证对照。结果表明:料腔半径R=50 mm,20 kHz谐振液位高度H=90 mm时,若功放电流<40 mA,超声空化效应出现在变幅杆端部区域;若40 mA≤功放电流≤80 mA,空化效应显著增强,空化效应的空间分布与场内声压分布一致,空化效应受声模态影响,形成远场空化效应的分布特性;若功放电流>80 mA,受非线性因素影响,谐振液位时,空化效应在声流作用下呈柱形拖尾状分布,并在底部壁面边界形成平铺状分布;非谐振液位高度等于75 mm时,超声空化效应随功率增加仅在变幅杆端部区域出现,且呈现局域空化分布特性。     

高能超声在颗粒/金属熔体体系中的声学效应

讨论并分析了600℃的SiCp/ZA27熔体中超声的作用机理和有效作用范围.研究结果表明:在实验所用超声处理条件下(20kHz,1kW),ZA27合金熔体中声空化效应引发的熔体局部高压最大可达105MPa,局部高温可达1.77×104K;声流在熔体体系各个部位的作用强度不同,要获得优质的复合材料就必须在工艺上保证熔体的各个部位均能受到超声的有效作用.高能超声之所以能够制备出颗粒均匀分布、界面结合良好的SiCp/ZA27复合材料是高能超声在金属熔体中产生的声空化与声流共同作用的结果.     

金属熔体在超声场中凝固的研究

本文综述了超声场对金属凝固过程的影响，着重总结了声空化、声流所起的作用，同时介绍了超声在新材料制备中的应用。     

声空化与声致发光

1引言声波在液体中传播,在时空上产生压力起伏,出现低于静态压力的负压现象。在液体的负压区域,液体中的结构缺陷(空化核)会逐渐成长,形成肉眼可     

影响声化学产额的几个因素

声空化是声化学反应的主动力，对声化学产额的研究将能更好地利用声化学技术。从大量的实验研究报道结果来看．在既定的物理和化学条件下，声化学产额的高低主要取决于声化学反应器的类型和各类操作参量。文中对影响声化学产额的媒质参量和声学参量作了定性的讨论，这些参量包括媒质的粘滞性、可压缩性、反应器的几何形状、声压和频率等，同时从空化泡群的角度分析了这些参量之间的相互联系，结合目前声化学的研究现状，探讨了今后该领域急需解决的一些问题及发展方向。     

金属熔体在超声场中凝固的研究

本文综述了超声场对金属凝固过程的影响，着重总结了声空化、声流所起的作用，同时介绍了超声在新材料制备中的应用。     

超声波对铝合金熔体的有效细化区域

为了探讨凝固组织的超声细化区域范围,在液相线温度至575℃区间内对铝合金熔体施加超声振动,待铸锭冷却至室温,经腐蚀处理后观察其宏观和微观组织.试验结果表明,在工具杆端面位置处靠近铸锭边缘有一明显的作用区域分界线,分界线两端组织呈现截然不同的特征,端面以下组织均得到了有效的细化,而端面以上组织晶粒粗大,呈枝晶状分布.超声在熔体中产生空化和声流效应,理论计算表明,熔体中的有效空化范围为端面下30mm区域内,超声在熔体中产生的声流效应遍及整个熔体可流动区域,通过声流和空化的双重作用,工具杆端面以下的组织均受到超声的作用,并得到细化.     

Principles of Ultrasonic Treatment: Application for Light Alloys Melts

Scientific and practical aspects of ultrasonic treatment of light alloy melts followed with development of acoustic cavitation in liquid metals are discussed. It is shown, that the ultrasonic melt treatment raises the rate of degassing and fine filtration of light alloy melts and very strongly effects ingot structure. Furthermore, an inherited effect of ultrasonic melt treatment on the structure and properties of wrought light alloy semis is shown.     

原位反应烧结块的高能超声稀释过程分析

对高能超声稀释原位反应烧结块制备锌铝合金基复合材料过程进行了研究,简要分析了超声稀释机理。研究表明,高能超声快速稀释烧结块是声空化与声流效应协同作用的结果。空化产生的瞬时高温可促进界面区域元素扩散,瞬时高压将裸露在界面上的长棒状的TiAl₃击断,打破了烧结块的网状结构,并将其周围的高致密度的Al₂O₃和TiB₂颗粒聚集区击碎。另一方面,声流引起的强烈搅拌作用减薄了过渡层,并使短棒状的TiAl₃颗粒及Al₂O₃、TiB₂微细颗粒均匀分布在熔体中。在上述分析基础上,建立了元素扩散模型和烧结块在锌铝合金中的稀释过程模型。      

B1 瓦特计测量声功率方法的分析和简化

本文给出郎之万Ｌａｎｇｅｖｉｎ型换能器及变幅杆振动节点、腹点处振幅比随负载的变化情况，分析了瓦特计法测量声功率本身存在的理论偏差，并给出了两性能相同的换能器对接系统的实验结果，表明这种方法在轻负载（不大于水负载）测量中的准确性，提出工程上简化的测量方法     

基于声学法测温的声波飞渡时间研究

声波飞渡时间的准确测量是声学法测温中影响温度场测温准确性的主要因素。采用互相关分析法计算单一频率声波信号及宽带频率声波信号的声波飞渡时间,仿真结果表明宽带频率信号由于具有较强的抗噪能力在计算声波飞渡时间时不受声波信号周期、信号延时时间等因素的限制,可用于工程实践。同时采用频率为40kHz的正弦波超声波探测器在均匀温场条件下对超声波信号的衰减程度进行试验研究,试验结果表明40kHz的正弦波超声信号在不经过放大处理条件下,其可测温场的距离仅为160mm。     

Kavitationsuntersuchungen an Werkstoffen und Beschichtungen – Vergleich verschiedener Auswerte‐verfahren und Gegenüberstellung der Kavitationserosion von EN‐GJS‐600‐3, G‐CuAl8Mn8 und GX4CrNi13‐4 + QT

Material damages in fluid flow machines which are charged by cavitation cause costs due to service and downtime of the affected machines. Therefore the aim of engineering needs to be cutback of cavitation by the optimization of fluid flows and suitable selection of materials relating to cavitation. Cavitation has to be moved to temporally uncritical time ranges. This is why the cavitation resistance of materials and coatings that may be used to increase product durability need to be tested. In regard to extensive test series the adequacy of different evaluation methods like touch slice measurement, white light profilometry, weighing and optical comparison got tested in regard to suggest a suiting evaluation method for all possible applications. The results are showing that for evaluation of material tests the weighing method with a highly resolving scale suites best. In fact the use of white light profilometry is much better for accurate evaluation of coating tests. The optical comparison method supports quick comparisons of specimen in both cases. Broader research shows the impressive cavitation resistance of G‐CuAl8Mn8 compared to the probed steel specimen.     

刚性壁面附近多空化泡辐射噪声的研究

对空化泡在刚性壁面附近溃灭过程中的辐射声场进行研究,并得出刚性壁面附近单空泡、双空泡的辐射声压分布。研究表明由于刚性壁面的影响使得空化泡的辐射声场表现出一定的指向性。双空泡辐射声压分布还与空泡崩溃时间、空泡之间距离以及空化泡初始半径有关。在考虑到声压相位叠加时,待测点处的辐射声压依赖于空泡的声压幅值[p]和两空泡到观察点的声程差[Δ1=l12sinθ1]和[Δ2=l22sinθ2]。计算过程及结果为刚性壁面附近的空化计算提供依据,并为多泡空化的辐射声场分析提供理论依据,有助于修正空化泡的运动方程。