Acoustic Resonance Effects and Cavitation in SAW Aerosol Generation
本研究揭示了MHz频率SAW气溶胶生成平台中存在微空化现象，证明SAW稳定的液体微穹顶可作为声学共振器成核空化气泡，并发现空化与毛细波不稳定性等三种机制共同参与液滴生成，解释了液滴喷发及芯片表面微结构损伤。
2023-06-03 physics.flu-dyn
What it takes to break a liquid: analysis of the cavitation threshold in various media
针对空化阈值实验与理论差异大的问题，本研究通过24kHz超声波、高速成像（200,000fps）和水听器技术分析五种物质的成核阈值，发现蒸气压非有效指标且不同物质行为相似，揭示了空化成核机制。
2025-04-15 physics.flu-dyn
On acoustic cavitation of slightly subcritical bubbles
经典的Blake阈值表明液体中气泡的准静态演化开始导致空化。当液体中的平均压力降低到低于蒸汽压的值时，Blake分析确定了将准静态稳定气泡与将空化的气泡分离的临界半径。在这项工作中，我们分析了空化阈值的径向对称气泡的半径略小于布莱克临界半径，在存在时间周期性的声压场。一个杰出的极限方程，推导出预测的阈值为很宽的液体粘度和强迫频率。该方程还产生频率-幅度响应曲线。此外，对于固定的液体粘度，我们的研究确定的频率，产生足够的最小强迫振幅启动空化。数值模拟的全瑞利-Plesset方程证实了这些预测的准确性。最后，这些研究结果的影响，包括两个频率的声压场进行了讨论。
1999-11-26 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Modeling time-delayed acoustic interactions of cavitation bubbles and bubble clusters
本文基于准声学假设建立低维模型，描述空化气泡径向动力学、声发射及延迟气泡间相互作用，并通过多气泡共振和稠密气泡簇压力响应验证其与文献结果高度一致。
2024-11-13 physics.flu-dyn
100-Billion-Atom Molecular Dynamics Simulation of Acoustic Cavitation in a Simple Liquid
Faculty of Global Nursing, Iryo-Sosei University（医疗共生大学全球护理学部）；Institute for Solid State Physics, The University of Tokyo（东京大学固体物理研究所）
本研究通过超算Fugaku对简单液体中的声空化进行大规模分子动力学模拟，揭示了多气泡动态形成机制及亚谐波行为，为优化超声系统提供新见解。
2026-04-08 physics.flu-dyn
Thermodynamic State of the Interface during Acoustic Cavitation in Lipid Suspensions
利用水化敏感荧光探针的共定位发射光谱，以亚微秒分辨率观测了冲击波空化过程中脂质界面的热力学状态。实验结果表明，在脂质界面的相变附近，空化阈值最低。空化崩溃时间和空化过程中的最大状态变化被发现是一个函数的驱动压力和脂质界面的初始状态。实验表明，在空化膨胀阶段的脂质的脱水和结晶，这表明蒸发的汽化热是从界面内吸收，这是热力学解耦的自由水。该研究强调了空化动力学中界面的热力学状态的关键作用，其对超声介导的药物递送、听神经刺激、超声造影剂和空化期间冰的成核具有机械影响。
2019-03-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Localization in an acoustic cavitation cloud
使用一个非线性声波方程的气泡液体结合气泡脉动的方程，我们预测和实验证明的频谱的一个声波在空泡云包括气泡传播的间隙的外观。对于环境半径为100 μm的气泡，计算结果表明该间隙对应于声波局域化现象。对于周围半径为120 μm的气泡，该谱隙与声波的禁带有关。在实验中，我们在苏打水中观察到了频谱中的预测间隙;然而，在自来水中，由于气泡远小于100 μm，因此不存在频谱间隙。
2016-07-14 physics.flu-dyn
Acoustic Cavitation Rheometry
由于软材料的高顺应性和其机械性能的应变率依赖性，软材料的表征具有挑战性。基于惯性微空化的高应变速率流变学（IMR）方法[Estrada等人，J. Mech. Phys. Solids，2018，112，291-317]将激光诱导空化测量与气泡动力学模型相结合，以测量聚丙烯酰胺水凝胶在从$10^3$到$10^8$的$^{-1}$的高应变率下的局部性质。虽然有希望，激光诱导空化涉及等离子体形成和光学击穿成核过程中，一个过程，可以改变局部材料的性能之前，获得测量。在本研究中，我们扩展的IMR方法的另一种手段来产生空化，即高振幅聚焦超声，并应用所产生的声空化为基础的IMR来表征琼脂糖水凝胶的机械性能。材料特性，包括粘度，弹性常数，和无应力气泡半径推断从气泡半径的历史在$0.3\%$和$1\%$琼脂糖凝胶。基于集合的数据同化用于进一步帮助解释所获得的估计。所得的参数分布与琼脂糖凝胶特性的可用测量值和与凝胶浓度和高应变率加载相关的预期趋势一致。我们的研究结果表明，应用IMR和数据同化方法与单泡声空化数据的粘弹性测量的效用。
2020-11-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Cavitation Acoustic Perturbation Equations: A Computational Framework for Source-Resolved Multiphase Hydroacoustics
University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）
研究开发与空化一致的声扰动框架预测空化流声音，将空化物理嵌入声方程，纳入多种效应分辨噪声源。经一维波传播问题验证后用于绕圆柱和水翼空化流，能分析源频率等，为流体声学相关研究提供有效工具。
2026-07-23 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Asymmetricity and sign reversal of secondary Bjerknes force from strong nonlinear coupling in cavitation bubble pairs
目前声空化的大多数应用都是利用具有多气泡动力学特性的气泡群。这就需要完全理解单个气泡之间的相互非线性耦合。在这项研究中，强非线性耦合的气泡对，这是最简单的情况下的气泡团。这导致推导出一组更全面的耦合Keller-Miksis方程（KMEs），其中包含高阶非线性耦合项。控制KME考虑源自纳维-斯托克斯方程的对流贡献。系统的KME数值求解声激励气泡对。结果表明，高阶修正在估算密排气泡的二次Bjerknes力时是很重要的。此外，不对称性见证了在弱，规则和强声场中的二次Bjerknes力的大小和符号反转。根据已发表的科学文献检查所获得的结果。预计本文中报告的研究结果可能会对需要控制空化及其影响的行业产生影响。
2019-05-20 nlin.CD physics.flu-dyn
The Kirkwood-Bethe hypothesis for bubble dynamics, cavitation and underwater explosions
本文综述并推广 Kirkwood–Bethe 假说模型，验证其在低计算成本下预测气泡动力学、空化及水下爆炸相关声传播与冲击波的能力。
2024-05-04 physics.flu-dyn
Nucleation threshold and deactivation mechanisms of nanoscopic cavitation nuclei
捕获在空腔中的气泡的声成核阈值已经由Atchley & Prosperetti [J. Acoust. Soc. Am. 86，1065-1084（1989）]。在这里，我们确定这个阈值的实验，通过施加一个单一的压力脉冲被困在圆柱形的纳米凹坑（“人工裂缝”）半径下降到50纳米的气泡。通过逐步降低最小压力，我们观察到的阈值的气泡开始成核。实验结果与Atchley & Prosperetti的理论预测在定量上非常吻合。此外，我们提供的机制，解释了空泡核的失活：气体扩散与非球面气泡崩溃。最后，我们提出了超疏水核不能被灭活，除非与高速液体射流直接进入坑。
2009-06-02 physics.flu-dyn
A simple model of ultrasound propagation in a cavitating liquid. Part II: Primary Bjerknes force and bubble structures
在另一篇论文中，提出了一个简化的惯性空化气泡云中声波传播模型。波的衰减直接从单个气泡所耗散的能量计算，后者直接从完全非线性径向动力学估计。在一维配置中使用该模型已经表明，振动发射器附近的衰减比从线性理论获得的预测高得多，并且该强衰减产生大的行波贡献，即使对于通常预期驻波的封闭域也是如此。在本文中，我们表明，由于行波的出现，在发射器附近的初级Bjerknes力变得非常大，并倾向于驱逐气泡的驻点。二维轴对称计算的声场所产生的一个大面积浸没超声波发生器也进行了，并在由此产生的Bjerknes力场的气泡的路径勾画。锥泡结构恢复和比较合理，以及报告的实验结果。产生这样的结构的基本机制进行检查，它被发现，圆锥形结构是通用的，结果从外观沿换能器区域的声速梯度。最后，一个更复杂系统，类似于超声波浴，其中的声场的薄板的弯曲振动的结果，也进行了模拟。计算出的气泡路径揭示了其他常见的结构，在这样的配置，如拖缆和耀斑结构的外观。
2013-02-23 physics.flu-dyn
