项目名称: 超声波反应器中空化泡群的形成和声空化泡的耦合振动

项目编号: No.11474191

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 王成会

作者单位: 陕西师范大学

项目金额: 90万元

中文摘要: 本项目对超声波反应器中声空化泡群的形成机制和空化泡间的耦合振动相关的空化影响进行研究。第一,观察超声波反应器中声空化泡群的形成过程,建立超声波反应器中多气泡耦合振动的动力学模型,并以此为基础探讨气泡的振动特征。第二,探讨介质特性、声波特征以及边界等对多气泡耦合振动的影响,分析多气泡空化行为的发生、发展和剧烈程度的影响因素,寻找决定超声波空化强度的关键因素,为控制超声空化的发生和发展提供理论和实验依据。第三,对多空化气泡系统引起的声微流、剪应力分布以及微射流等进行数值模拟,建立气泡与介质间的相互作用模型,对空化机理进行深入分析,探索超声波动力学效应的多样性特征。第四,提出声反应器中定量测量空化强度的方法。本项目主要目的在于发展局部空间内声场分布、空化效应和声与物质相互作用相关的基本理论,为解决超声波反应器在设计和反应效率的度量过程中遇到的声学问题做出努力。

中文关键词: 超声波反应器;空化气泡;耦合振动;动力学效应

英文摘要: In this project, we will explore the formation mechanism of acoustic cavitation bubble cluster and the oscillation of bubbles in ultrasonic reactor. First, the formation process of acoustic cavition bubble cluster will be observed, and the model of coupled oscillation of bubbles will be introduced. Based on the experimental results and the model, the properties of bubble oscillation will be studied. Second, the effects of medium, driving ultrasound, and boundaries on the coupled oscillations of bubbles will be considered. The influence factors related to the process of cavitation for the multi-bubble system will be analyzed in order to make clear the critical factors ralated to the cavitation intensity which may provide a thereotical and experimental basis for the control of cavitation intensity in the ultrasonic reactor. Third, the acoustic microstreaming, distribution of shear stress, and jets in the liquid around the multibubble system will be simulated, and the interaction between bubbles and surrounding medium will be taken into account, which will be helpful to understand the diversity of dynamical effect and the mechanism of cavitation. Fourth, the quantitative measuring method of cavitation intensity will be introduced. Our main purpose is to develop a basic theroy related to the distribution of sound field, cavitation effects and the interaction between ultrasound and medium. We will make an effort to give some advice to solve the problems in the course of designing a ultrasonic reactor device and measuring the reaction efficiency.

英文关键词: ultrasonic reactor;cavitation bubble;coupled oscillation;dynamic effect

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