硫酸溶液中声致发光空泡的质量传递
2021-09-10吕良,胡凯
承德石油高等专科学校学报 2021年4期
关键词:质量
吕 良,胡 凯
(承德石油高等专科学校 热能工程系,河北 承德 067000)
声致发光是空泡在破裂时产生高温、高压环境向外辐射可见光的现象,该过程受到许多因素影响,如液体性质、驱动声压幅值和频率、环境压力、溶液温度和气体含量等。早期对声致发光的研究主要在水中进行,近些年来声致发光在酸性溶液中的研究得到了极大发展,最主要原因就是在酸性溶液中空泡发光能量更加强烈,即使在白天也能用肉眼观测到。Sharipov等[1]研究发现空泡在硫酸溶液中发光强度是水中的15倍。Moshaii等[2]得出空泡在磷酸溶液中的发光强度是水中的20倍。空泡膨胀过程中从液体中吸收能量,具有较大平衡半径的空泡能够聚集更多的势能,溃灭时将能量释放,产生强度更高的可见光。Yasui等[3]认为空泡在形成后通过整流质量扩散逐渐长大,当达到共振尺寸时,空泡迅速的生长及随后强烈的破裂形成高温高压的极端环境,向外产生可见光。整流质量扩散是指空泡在一个完整振荡周期中,由于气体的扩散正比于空泡的表面积,在膨胀过程流入空泡中的气体含量高于压缩过程流出空泡的气体含量,使空泡的平衡半径变大[4]。Crum等[5]以Rayleigh-Plesset方程作为空泡径向运动的控制方程,引入空泡在振荡过程中多变指数和衰减机制(粘性衰减、声辐射衰减和热力学衰减),给出了广义上的整流质量扩散发生的超声阈值预测模型。Zhang等[6]以Keller-Miksis为控制方程,给出了考虑液体压缩性的整流质量扩散控制方程。……
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