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题名超声驱动下弹性腔体中双气泡动力学研究
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作者
王寻
胡承昊
范海涛
张泽坤
李晴
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机构
上海电机学院航空学院
中国科学院声学研究所声学与海洋信息全国重点实验室
上海电机学院凯撒斯劳滕智能制造学院
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出处
《力学学报》
北大核心
2025年第8期1886-1897,共12页
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基金
声场声信息国家重点实验室开放课题研究基金(SKLA202411)资助项目。
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文摘
在超声空化的实际应用中,气泡可能处于空间有限的密闭腔体内.此时气泡所在液体无法视为无界液体,而气泡动力学行为也会受到腔体壁的影响.文章基于数值计算,讨论了超声波作用下球形弹性腔体内双气泡的动力学问题.重点研究了驱动声波声压幅值和频率、腔体外径和初始内径、气泡初始位置以及气泡平衡半径对两气泡移动和脉动的影响.研究表明,增大驱动声压幅值会增强两气泡间次Bjerknes力,进而加快两气泡移动速度,而当驱动频率较低或处于其他合适的频段时,气泡也会以较快速度移动.这表明可以通过调节驱动声波实现弹性腔体内气泡运动的操控.改变腔体尺寸进行气泡动力学分析,发现增大腔体外径引起的气泡移动速度变化规律较为复杂.但当外径达到一定尺寸后,继续改变外径对气泡移动的影响较小.而增大腔体初始内径总体上会使得气泡移动速度先加快后减慢.此外,两气泡初始位置和平衡半径也对气泡运动规律有较大影响,关于腔体球心对称且平衡半径相同的气泡接近速度较快.这归因于此时气泡脉动产生的次Bjerknes力较大.上述研究为利用超声波实现密闭弹性腔体内气泡运动的精确操控提供了理论支持,有利于促进超声空化在实际应用中的推广.
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关键词
弹性腔体
气泡动力学
移动与脉动
接近速度
次Bjerknes力
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Keywords
elastic cavity
bubble dynamics
translation and pulsation
approaching speed
secondary Bjerknes force
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分类号
O426.9
[理学—声学]
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题名超声换能器的超构透镜设计与制备
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作者
朱志强
安志武
李威
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机构
辽宁工业大学
中国科学院声学研究所声学与海洋信息全国重点实验室
天津大学
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出处
《应用声学》
北大核心
2025年第2期513-518,共6页
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基金
国家自然科学基金项目(12334019)。
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文摘
高强度聚焦超声是一种新型的体外无创治疗肿瘤技术。为实现超声的超近聚焦,现有的方法主要为超声聚焦透镜或超声相控阵。超声聚焦透镜多为凹面镜,其表面的非平面结构会加强空化效应,进而损害透镜,缩短其使用寿命,且非平面结构不利于换能器表面与机体的耦合。超声相控阵为多阵元编程控制,存在阵元一致性差和栅瓣角度过小而进入目标范围等问题。为此,该文提出通过超构材料构建超声透镜(超构透镜),实现超声换能器的超近聚焦,即通过不同超构结构的相位延迟作用,实现不同位置处超声信号的相位调制,进而实现超近聚焦效果。该文利用上述方案设计制备了1MHz的超声换能器,并测得超构透镜的F数(聚焦深度与孔径之比)为2.5,与几何超声透镜相当。该文工作可为新型超声聚焦换能器的开发提供参考。
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关键词
高强度聚焦超声
超近聚焦
超构材料
超构透镜
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Keywords
High-intensity focused ultrasound
Ultra-close focusing
Metamaterials
Metalens
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分类号
TB552
[理学—声学]
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题名结合有限新息率重构的水声宽带信号方位估计方法
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作者
明超
牛海强
李整林
郭永刚
甘维明
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机构
中国科学院声学研究所南海研究站
中国科学院声学研究所声学与海洋信息全国重点实验室
中山大学海洋工程与技术学院
南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)
陵水海洋信息海南省野外科学观测研究站
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出处
《应用声学》
北大核心
2025年第2期423-433,共11页
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基金
国家自然科学基金项目(12174418)
院士工作站项目(202305AF150075)
+1 种基金
中国科学院基础与交叉前沿科研先导专项(XDB0700000)
海南省自然科学基金(523QN309)。
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文摘
基于压缩感知理论的稀疏重构方法容易受网格失配的影响,导致其性能下降。此外,这类方法的计算复杂度较高,难以满足实时应用的要求。相比之下,有限新息率(FRI)重构方法在解决网格失配问题和提升计算效率方面具有明显优势。实际的水声信号通常是宽带信号,而现有的FRI重构方法多基于窄带信号的假设,未深入研究宽带信号的方位估计问题。针对这一问题,该文提出一种基于多项式比值模型的宽带信号FRI方位估计方法,该方法首先通过一种基于矩阵极分解的宽带聚焦算法,将所有频率的接收信号聚焦到同一个参考频率上,随后使用FRI方法对聚焦后的信号进行方位估计。与传统基于相干信号子空间的方位估计方法相比,该方法无需预先估计目标方位,数值仿真和实验结果表明,该方法可以实现高效率且相对准确的方位估计。
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关键词
到达方向估计
宽带信号
有限新息率
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Keywords
Direction of arrival estimation
Broadband signals
Finite rate of innovation
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分类号
TB566
[交通运输工程—水声工程]
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