温度对超声清洗中空化泡动力学特性的影响

摘要：

目的 为了更合理地利用超声清洗中的空化效应.方法 以清洗区单空化泡为研究对象,基于能量守恒原理,建立了空化泡的动力学模型.数值模拟了环境温度、声压幅值、超声频率和超声振幅对清洗区空化泡动力学特性的影响.结果 当温度从O℃升高到80℃时,空化泡溃灭时间由579.36 μs缩短到181.43 μs.高温下空化泡的膨胀速度更快,50℃时空化泡的最大膨胀幅值为51.27,此时空化强度最大.随着声压幅值的增大,空化泡的运动由近似于稳态空化的多周期振荡转变为只经过一次膨胀压缩后溃灭,最大膨胀幅值也由此先减小,后近似于线性增大,溃灭时间先变短,后稳定在150 μs左右.随着频率的增大,空化泡的最大膨胀幅值变小,溃灭时间变长,振幅的扰动作用对空化泡半径变化和溃灭时间的影响很小.结论 不同温度下空化泡的动力学特性相似,声压幅值的增大和超声频率的降低均有助于提升空化效应,换能器的振动对邻近液体中空化泡的扰动作用可忽略.

关键词：超声清洗、温度、空化泡、动力学、数值模拟、膨胀幅值、溃灭时间

所属期刊栏目：45

分类号：TB559(声学工程)

资助基金：国家自然科学基金51275490,50975265;Supported by the National Natural Science Foundation of China 51275490,50975265

在线出版日期：2016-11-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：150-155