| 一方面，本文利用單氣泡聲致發(fā)光模型，即考慮氣泡內(nèi)兩種氣體（惰性氣體和水蒸氣）之間的熱擴(kuò)散及質(zhì)量擴(kuò)散、氣泡壁處水蒸氣的蒸發(fā)和凝結(jié)、氣泡內(nèi)氣體與周圍水的熱交換、氣泡內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)和電離過程，以氣泡動(dòng)力學(xué)方程為邊界條件利用數(shù)值方法求解氣泡內(nèi)氣體的動(dòng)力學(xué)方程組，得到氣泡內(nèi)的溫度、壓強(qiáng)和密度，再結(jié)合電子-中性原子和電子-離子的軔致輻射、電子對原子或分子的附著輻射、復(fù)合輻射及Na原子、Ar原子、O 2離子和OH基310nm的線譜輻射等發(fā)光機(jī)制，從而計(jì)算得到氣泡發(fā)光時(shí)的光譜及光脈沖。研究了不同的氣泡動(dòng)力學(xué)方程對發(fā)光特性的影響、線譜輻射在不同溫度和壓強(qiáng)下對氣泡發(fā)光光譜的貢獻(xiàn)以及氣泡發(fā)光時(shí)其內(nèi)的異常電離現(xiàn)象。 研究發(fā)現(xiàn)，氣泡聲致發(fā)光越強(qiáng)，氣泡內(nèi)溫度和壓強(qiáng)越高，發(fā)光光譜中線譜越不明顯，而出現(xiàn)線譜意味著氣泡內(nèi)溫度較低。不同的氣泡動(dòng)力學(xué)方程對發(fā)光特性影響很大，但對光脈沖寬度影響較小，計(jì)算得到的Ar氣泡和He氣泡的光脈沖寬度與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相比都太窄，改進(jìn)氣泡動(dòng)力學(xué)方程或氣體狀態(tài)方程等嘗試，都不能使計(jì)算結(jié)果得到明顯改善。根據(jù)Putterman實(shí)驗(yàn)的啟示，我們假設(shè)高溫高壓下氣體分子的電離能有大幅度下降，在這個(gè)假設(shè)下，計(jì)算發(fā)現(xiàn)大幅降低氣體分子的電離能，可以使溫度不高的發(fā)光氣泡內(nèi)電離度顯著增加，同時(shí)計(jì)算得到的發(fā)光光譜及光脈沖都可以很好地與實(shí)驗(yàn)吻合，這似乎預(yù)示著氣泡內(nèi)存在異常電離現(xiàn)象，但使氣泡內(nèi)氣體分子電離能大幅下降的物理機(jī)理目前還不清楚。 另一方面，多氣泡空化既是非線性問題又是多體問題，理論上處理很困難，本文利用相對簡化的氣泡鏈模型，從形狀不穩(wěn)定性、擴(kuò)散平衡不穩(wěn)定性及位移不穩(wěn)定性三方面研究了多氣泡的不穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn)，氣泡之間的相互作用力（即第二Bjerknes力）是空化多氣泡形成各種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的原因，對于氣泡鏈，當(dāng)驅(qū)動(dòng)聲壓頻率f給定，不管氣泡鏈在水中或是磷酸中，氣泡間距d總是存在一個(gè)特殊的值（大概1mm左右）使氣泡鏈最穩(wěn)定，與實(shí)驗(yàn)觀察到的氣泡間距較吻合。 |
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