声压调控下的微气泡Bjerknes力运动轨迹研究

本文主要探讨了Bjerknes力对微气泡在水介质中的运动特性的影响，发表于2013年的陕西师范大学学报自然科学版，由沈壮志和刘文强两位作者共同完成。Bjerknes力，源于声波与微小气泡相互作用时产生的力学效应，对于理解声波在液体中的传播行为以及微气泡在声场中的行为至关重要。 研究者通过使用气泡的控制方程，这是一种数学模型，模拟了微气泡在驻波声场中的动态行为。驻波声场是由两个相向传播的声波在某个区域相遇并相互抵消，形成稳定的声压分布。在这种环境下，气泡会受到复杂的力场作用，包括主Bjerknes力和次Bjerknes力。 实验结果显示，当声压发生变化时，不同位置的微气泡所受的Bjerknes力系数存在显著差异，可以相差几个数量级。在气泡向声压波腹区域移动的过程中，主Bjerknes力呈现出先增后减的趋势，这反映了声压分布对力的调控作用。与此同时，次Bjerknes力则持续增大，这可能导致气泡的运动路径和形状发生改变。 这种力量交互作用的一个重要发现是，它们共同作用的结果是在声轴周围形成了一个圆环状的运动模式。随着声压的增大，这个圆环的规模也随之增大，这意味着声压强度对微气泡行为有显著影响。这一发现对于理解声波处理技术，如超声清洗、声波疗法等领域中微气泡的行为具有重要意义。 该论文深入分析了Bjerknes力在微气泡运动中的关键角色，为深入研究声波与微尺度粒子的相互作用提供了有价值的理论依据，并可能为相关领域的工程技术应用提供新的设计思路。