千人智库官方二维码

首页  >   千人智库 > 学术进展 > 数理科学
含气泡液体中声场能量的传播
时间:2019-12-17 09:31:15来源:汉斯出版社
提交需求
提要:波在含气泡液体中的传播,会受到液体中气泡的影响,该影响取决于气泡的含量、气泡大小、声场的频率及强度等多种因素。

波在含气泡液体中的传播,会受到液体中气泡的影响,该影响取决于气泡的含量、气泡大小、声场的频率及强度等多种因素。一般表现有两种情况,其一是气泡在声场的作用下做线性振动,气泡对声场的传播起散射作用;其二是气泡在声场的作用下做复杂的非线性振动,如空化现象,对于液体中气泡的空化现象的发生,一般情况下会取决于气泡的含量、气泡的大小及声场的情况。在第二种情况下,气泡的非线性振动会导致气泡克服气泡壁与液体间的粘滞阻力做功、气泡与液体间出现热传导及引起气泡的次级声辐射等现象,而所有这些现象均会引起液体所传播声场的能量发生较剧烈的变化

(图片来源于网络,侵删)

声波在含气泡液体中传播时,气泡的出现会产生许多可供应用的物理及化学效应,但气泡并不是越多越好,因为随着气泡的增加,发生空化气泡的数量增加,在单位体积里声场能量的衰减也会加快,从而会导致液体中声场的强度及分布发生变化。针对声波在含气泡液体中的传播问题,汉斯出版社《声学与振动》期刊中,有论文提出一种从能量传播角度建立声场传播模型的思路。将气泡的振动及声场的机械能结起来建立含气泡液体中声场的能量传播模型,并利用该模型对由于单个气泡空化引起气泡的机械能变化情况、驱动声场的机械能损失情况及声场的传播受气泡振动的影响进行了数值模拟。

文提出一种利用能量传播建立声传播模型的思路。将气泡的振动及声场的机械能结合起来建立声传播模型,研究声波在含气泡液体中传播过程中由于气泡振动引起气泡及驱动声场的机械能的变化情况。并利用该模型对由于单个气泡空化引起气泡的机械能变化情况、驱动声场的机械能损失情况及在该模型下气泡振动对驱动声场传播过程的影响进行了数值模拟。

对于气泡来说,气泡在振动过程中由于其体积发生变化带动其周围的液体跟着变化——特别是在气泡体积剧烈变化时,从而导致驱动声场的机械能发生损失,气泡体积变化越剧烈,驱动声场的机械能损失越大;对于驱动声场的传播来说,由于气泡的存在,声场在传播过程中会导致气泡振动,如果声场振幅超过气泡空化的Black域值,就会在声源附近产生一个气泡空化的区域,但由于气泡振动会导致声场的振幅变化,所以气泡空化区域的大小会受到气泡多少及声场强度的影响。如果气泡能够发生空化的话,则气泡越多驱动声场强度越小,这个区域就越小,这一结论与文献中根据实验等到的相关结论相似。最终我们认为含气泡液体中声场能量传播模型的提出及应用可以较方便地用来处理声场在含气泡液体中的传播问题。

文章来源:https://www.hanspub.org/journal/PaperInformation.aspx?paperID=33456

标签
气泡 液体 声场 能量 传播

版权声明:千人智库网系千人智库唯一官方网站,凡转载本网内容请注明来源与作者。

作者系郭珊珊

评论详情

   暂无相关评论!
RSS订阅