超聲空化效應(yīng)及空泡對聲傳播影響的理論研究.pdf

1、空化效應(yīng)是功率超聲中的一個基本效應(yīng)?？栈F(xiàn)象往往伴隨產(chǎn)生高溫高壓、高速射流、聲致發(fā)光、自由基、沖擊波等劇烈極端的瞬時物理現(xiàn)象，引發(fā)機(jī)械效應(yīng)、熱效應(yīng)、光效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)等多種次級效應(yīng)。聲空化機(jī)理已成功應(yīng)用于超聲清洗、超聲加工、超聲霧化等相關(guān)工業(yè)技術(shù)中。目前，隨著高強(qiáng)度聚焦超聲治療技術(shù)的發(fā)展，也面臨空化效應(yīng)的諸多問題。在HIFU治療中，一方面空化效應(yīng)的劇烈性可配合聚焦超聲場中的熱效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)等損傷破壞腫瘤細(xì)胞，避免防止其轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā);另一方面由

2、于空化效應(yīng)的不易控制和難以測量，對空化程度往往不好把握，治療中也需避免較強(qiáng)空化效應(yīng)的發(fā)生對正常組織部分造成意外損傷。在聲化學(xué)學(xué)科和其它功率超聲應(yīng)用方面，對空化效應(yīng)的理論發(fā)展也提出新的要求?？栈?yīng)已成為超聲應(yīng)用領(lǐng)域一個重要問題。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于理想化假設(shè)，考慮泡內(nèi)氣體為理想氣體，對氣泡運(yùn)動模型進(jìn)行仿真。改變環(huán)境參數(shù)，液體靜壓力、表面張力、粘滯性等都對氣泡運(yùn)動有阻礙抑制作用，較大的液體靜壓力、表面張力、粘滯性時，不容

3、易發(fā)生瞬態(tài)空化。為了保證空化發(fā)生，需增加激勵超聲強(qiáng)度。⑵視泡內(nèi)氣體為實(shí)際氣體，考慮氣泡內(nèi)外熱量交換，對瞬態(tài)空化過程中泡內(nèi)溫度和壓強(qiáng)變化進(jìn)行仿真?？紤]導(dǎo)熱因素對空化程度的影響，導(dǎo)熱程度越好，空化達(dá)到的最高溫度偏低。超聲聲頻越高，能加快空化進(jìn)度;聲壓幅值越高，能增加空化強(qiáng)度，空化進(jìn)度卻變慢。⑶研究了液體中振動空泡對超聲傳播的影響。由于振動空泡的次級聲輻射，空泡會對超聲在液體媒質(zhì)中的傳播產(chǎn)生干擾，超聲場內(nèi)聲壓會出現(xiàn)微擾不規(guī)則分布。液體中的空化