Ultrasonic Cavitation bubble dynamics calculation examples, and the mapping of t...

资 源 简 介

Ultrasonic Cavitation bubble dynamics calculation examples, and the mapping of t...

详 情 说 明

超声波空化气泡动力学计算与可视化

在声学工程与流体力学领域，超声波空化气泡的动力学行为是一个关键研究方向。气泡在超声波作用下会经历膨胀和溃灭的周期性过程，这一现象涉及复杂的物理机制，包括压力变化、能量传递和流体惯性效应。通过数值模拟计算气泡动力学行为，并绘制其半径随时间的变化曲线，可以直观地研究空化效应。

计算逻辑概述 气泡动力学通常通过经典的Rayleigh-Plesset方程或其改进形式（如Keller-Miksis方程）来描述。这些方程考虑了液体压力、表面张力、粘滞效应以及声场驱动项。数值求解时，常采用四阶Runge-Kutta等常微分方程（ODE）解法，通过时间步进迭代模拟气泡半径的动态变化。

可视化实现 计算结果通常以时间-半径曲线呈现： 膨胀阶段：气泡在声波负压期迅速膨胀，曲线呈上升趋势。 溃灭阶段：正压作用下气泡剧烈压缩，曲线陡峭下降，可能伴随多次回弹。 通过Matplotlib等工具绘制动态过程，可标注特征点如最大半径、溃灭时间，辅助分析空化强度与能量释放特性。

应用扩展 此类模拟可用于优化超声清洗、医疗超声治疗等场景的参数设计，例如通过调整频率或声压来抑制或增强空化效应。进一步研究可引入多气泡相互作用或非球形溃灭模型以提升精度。