水力空化反应器的最新进展——空化机理、反应器设计与应用（英文）OA

水动力空化被认为是一种很有前途的过程强化技术,因为它具有高能效、低成本运行、能够引发化学反应和扩大规模的可能性。近十年来,人们对水动力空化及其主要变量的基本认识取得了一些进展,为水动力空化在自由基化学反应过程中的应用奠定了基础。在这里,我们对这些研究工作进行了广泛的回顾,包括水动力空化的基本原理、空化反应器的设计、空化诱导的反应增强,以及相关的工业应用。对静止式和旋转式两种水动力空化反应器进行了比较。讨论了水动力空化反应器的设计参数、实验室和中试规模的反应器性能,并对最佳运行条件和几何条件提出了建议。本文首次对目前市场上的商用空化反应堆进行了综述。水动力空化的独特特性已被广泛应用于各种化学反应,如氧化反应和废水处理,以及物理过程,如乳状液生成和组分提取。对自由基和气泡内爆的作用也进行了深入的讨论。     

不同空化程度下离心泵流固耦合特性研究

针对离心泵空化下流固耦合问题,采用完全空化和气液两相模型,对离心泵空化进行了数值模拟计算,结合单向耦合计算方法求解了不同空化程度下转子系统的变形。分析了空化时叶轮上气泡、静压、液体相对速度分布情况以及蜗壳内部压力脉动和叶轮径向力特性,研究空化对离心泵内部流场和对转子系统变形的影响。结果表明,叶片吸力面较压力面的气泡体积和气泡区更大;随着空化的发展叶轮静压分布越不均匀;严重空化时叶轮上的气泡会堵塞流道,引起脱流现象,生成漩涡;空化导致压力脉动增强,径向力分布不规律;空化影响了离心泵转子系统的变形,空化引起的漩涡造成叶轮非轴对称变形。     

仿体中超声空化效应的B超图像处理

0引言使用高强度聚焦超声(HIFU)照射组织,将产生声空化现象。在声空化过程中,声场能量于空化气泡内高度集中,当能量积累到一定阈值后,空化气泡瞬间崩溃。在气泡崩溃的瞬间能量会释放出来,形成局部的高温、高压、强冲击波等极端物理现象[1]。这将使周围的组织细胞遭到损伤。因此,对HIFU空化的监控显得尤其重要[2]。本文主要研究不同脉冲宽度的高强度聚焦超声(HIFU)在体外仿体中引起的空化气泡群面积随时间的变化。从而实现对HIFU空化的实时监控。     

高液压水体中近壁面空化气泡坍塌的动力学特性研究

基于6方程多相流模拟理论并结合Keller-Miksis方程半解析解进行对比验证，建立了适用于研究高液压水体中近壁面空化气泡坍塌问题的数值模型。选取周围水体p_∞=10⁶ Pa、p_∞=10⁷ Pa、p_∞=10⁸ Pa三种高液压工况以及S=0.1R₀、S=0.4R₀、S=0.7R₀、S=1.1R₀四种空化气泡与壁面之间间距工况对高液压水体中近壁面空化气泡坍塌的动力学特性进行系统探究。结合数值纹影、压力场无量纲化等后处理技术，对不同组合工况下空化气泡坍塌演变、压力波生成与传播以及壁面径向原点位置压力峰值进行了详细地对比分析，并深入揭示了周围水体液压以及气泡与壁面之间间距对于近壁面空化气泡坍塌动力学特性的影响规律和内在机理。     

超声空化对溴化锂溶液气泡运动的影响

根据溴化锂溶液的物性参数方程,利用试验数据和超声作用于均相液体中空化气泡运动的动力学模型,推导出溴化锂溶液超声空化气泡运动方程。利用MATLAB对溴化锂溶液超声空化气泡的运动特性进行数值模拟,对过冷沸腾和饱和沸腾条件下溴化锂溶液沸腾气泡的运动变化特性进行研究,得到超声空化效应对气泡运动特性变化影响的模拟结果。为溴化锂溶液传热性能和吸收式制冷机组制冷效率的提高提供一定的理论依据。     

相界面上超声空化气泡聚并、滑移促进的传质

根据超声空化泡在相间特殊运动时周围流体流动特性,以相间传质渗透理论为依据,结合流体动力学原理,在充分研究相界面上气泡行为的基础上,根据界面上超声空化气泡生长过程的动力学行为,导出了相界面上超声空化气泡聚并和滑移促进的传质模型。在此基础上,建立了相界面上气泡滑移、聚并及脱离界面逸出这三种气泡行为共同促进的传质模型,该模型可用于描述超声空化界面等相界面上的传质行为,为超声波强化传质过程提供了理论依据。     

基于B超成像技术监测和评估超声空化

提出了基于B超成像的技术检测手段,利用B超成像技术监测和定量脉冲冲击波治疗过程中空化气泡活动.进一步基于气泡溶解方程和高斯气泡分布,对测得的散射截面进行数值模拟.结果 表明,B超成像技术是监测冲击波脉冲作用下空化气泡时间演化过程的有效工具.通过适当地模拟气泡溶解过程可以估计气泡性质,例如气泡尺寸分布和气体扩散特性.这项...     

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...     

水下近距爆炸作用下弹性钢板处的空化特性研究

弹性钢板在水下近距爆炸作用下,冲击波会使其附近流体形成局部空化,脉动气泡会使流体形成锥形空化。利用平面冲击波理论对局部空化的形成特性进行了研究,理论分析了结构目标尺度的变化对空化区域形成的影响,并通过具体试验对局部空化理论进行了验证,两者符合较好;通过试验和数值仿真方法研究了气泡脉动引起的锥形空化的形成特点,初步分析了锥形空化的形成原因。结果表明,锥形空化对结构具有较大的冲击作用。     

超声作用下刚性壁面附近的双气泡脉动

在实际应用时,空化泡可能位于刚性壁附近。对刚性壁附近的空化泡脉动进行研究有利于更好地利用声空化。文章研究了刚性壁附近双气泡的动力学规律。研究结果表明,当两气泡与刚性壁距离相同时,气泡与壁之间的距离越大,刚性壁对辐射声波的反射越小,气泡脉动时能够达到的最大半径与最小半径的比值(即压缩比)也越大。若改变单个气泡与刚性壁的距离,则当两个气泡距离接近时,位置固定的气泡压缩比会减小。增大单个气泡的平衡半径,会使得两气泡脉动时的压缩比变小。此外,文章还对两气泡间距固定情况下,气泡压缩比与两气泡中心连线和壁面所成夹角之间的关系进行了讨论。     

两气泡相互绕圈运动的理论研究

0引言在强超声波的作用下,液体中的压强发生比较大的快速变化,产生很多气泡,气泡剧烈运动,此即超声空化现象。空化时气泡会形成各种图案和结构,并伴随着复杂的运动。两个气泡体系的运动相对简单,有时出现互相绕圈运动。,2012年,Minori Shirota组对两个气泡的相互绕圈运动作了比较详细的测量[1],结果非常有趣。具体为大小相近或不     

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。     

E9 用功率超声消融动脉粥样硬化的研究

Ｅ８声化学中声参数的测量方法方启平，颜忠余，林仲茂（中国科学院声学研究所北京·１０００８０）声化学是近年来声学和化学领域中研究较活跃的学科之一。声的化学效应主要起源于声空化，而声空化的形成、状态和强度与声学参数有关。因此，对于一般的声化学反应，提供确...     

超声空化泡相界面逸出时相间传质的研究

根据超声空化泡在相间特殊运动时周围流体流动特性,以相间传质渗透理论为依据,结合流体动力学原理,分析了超声空化泡在相间的传质过程,由此建立了超声波声空化气泡相界面逸出时相间传质数学关系式,该式表明,超声功率可使传质系数增加,传质系数不仅与超声波声强近似呈线性关系,而且与扩散系数、气泡的气体体积流率的平方根成正比,同时还与空化泡半径Rd、界面面积S＇等因素有关。采用文献实验数据验证文中关系式,与实验结果相吻合,能较好地描述相界面上逸出超声空化泡时液体中的传质行为。该关系式为超声波强化传质过程提供了理论依据。     

单泡声致发光中声压与气泡最大半径的关系

1引言: 当一定幅度的超声波作用于水中时,水中的微小气泡会在声压的驱动下膨胀和塌缩,并不断成长为肉眼可见的气泡,这种现象就是声空化.当超声波的幅度继续增大,水中气泡的膨胀、塌缩更加激烈,会产生短暂发光,这就是声致发光.早期的观察到的声致发光都是来自大量空化泡的集体效应,所以称为多泡声致发光.1992年,Gaitan等人将超声波作用于除气水,实现了单个气泡在水中的悬浮、膨胀、塌缩和发光,发明了单泡声致发光[1],使得人们可以对发光的单个气泡的参数进行具体的研究.     

酒精-水溶液中空化泡的动力学研究

给出了不同浓度的酒精水溶液中空化泡的动力学测量结果。在最优化驱动参数的情况下,随着酒精浓度的增大,空化泡的可忍受声压随之减小,进而减弱了空化泡的径向脉动;在特定驱动参数情况下,气泡的最大半径和半径压缩比随酒精浓度的变化情况都会因驱动参数点的选取而发生变化。总的来说,酒精的加入减弱了空化泡的运动,改变了空化泡的参数空间,因而改变了空化泡的动力学行为。     

体外震波粉碎肾结石机理

体外源震波粉碎肾结石的物理机制有两种解释,一种是认为肾结石的结构具有抗压力强于抗拉力约一个数量级,所以冲击波的负压部分将对于肾结石粉碎起主要作用。另一种解释认为空化是粉碎肾结石的原因。稳态空泡内压力当气泡半径最小时已高达100巴,而瞬态空化当气泡破碎时可以产生比稳态时高几个数量级的高压,在结石面将有高速射流指向石块,造成石块的破碎。这样也会同时使邻近的软组织受到程度不同的损伤。因此可能出现一些血尿现象。依据我们对气泡在水下作非线性振动分析可知,冲击波中低频分量较之高频分量更易于导至空化,所以为了减少低频分…     

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。     

密肋薄壁结构声呐导流罩设计一例

本设计的密肋薄壁结构声呐导流罩，解决了大载荷下导流罩的强度，透声和空化问题，强度储备大于２．５倍；平均插入损失小于１．０ｄＢ，空化数为４．０时，导流罩表面无空化。设计满足使用要求。     

存在内外质量交换的声空化泡动力学模型

对于空化微气泡的动力学研究多基于气泡内外无质量交换的Rayleigh模型。考虑了气泡内外的物质交换,泡内气体分子数量,即气泡平衡半径成为变量,进而将Rayleigh模型推广到有质量交换的情形。通过数值计算,获得稳定平衡半径,以及它与驱动声压的相关性。结果表明:在低声压驱动下,气泡稳定平衡半径随驱动声压增大而减小;而在高声压下,气泡稳定平衡半径随驱动声压增大而增大,稳定平衡半径-声压曲线存在一个转折点。