シングルバブルソノルミネッセンスにおける流体力学的不安定性と超音波波形整形の効果

单气泡声致发光中流体动力学不稳定性和超声波波形整形的影响

基本信息

  • 批准号:
    10750122
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.47万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
  • 财政年份:
    1998
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1998 至 1999
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

本年度は、気泡発光の安定性を向上させ、可視化実験への導入を図るため、円筒形の容器を新たに製作し、その発光安定性のテストを中心に実験を進めた。円筒容器は、従来とは異なり、平らな面(円筒の底面)を鉛直に設定し、水平面内で光学計測が可能なように設置した。また、流体コードの開発については、1次元バージョンをほぼ完成させた。実験に関しては、同一の容器に対して複数の異なる共振モードにおいてソノルミネッセンスの発光を確認した。安定した光学台の設置等により気泡発光が安定化し、その結果、共振モードの違いによる発光量の変化は従来の実験結果よりも小さいことが判明した。また、超音波強度としては共振状態にありながら、気泡が安定せず、発光に至らない場合があることも判明した。実験容器が共振状態となる超音波周波数に関しては、理論的に予測される数値にほぼ近いものの、容器周辺の付属物の影響で必ずしも十分な一致を示さず、その結果、高調波重ね合わせの効果を解明するには至らなかった。共振周波数を微調整するための新たな工夫が必要である。流体シミュレーションコードの開発に関しては、2次精度のTVDスキームを用いた1次元バージョンがほぼ完成し、実験結果の解析に使用できる状態となってきた。気泡の膨張・収縮運動に関しては、水の粘性と圧縮性を考慮したレイリー・プレセットの方程式を使用しているが、気泡内の最終到達温度がこの方程式にかなり敏感に依存することが判明し、気泡周囲の水も流体として扱う流体コードに高精度化する必要性が明らかとなった。
今年,为了提高气泡发光的稳定性,并将其引入可视化实验,我们制作了一种新的圆柱形容器,并围绕测试其发光稳定性进行了实验。与传统的圆柱形容器不同,平坦的表面(圆柱体的底部)垂直设置,允许在水平面上进行光学测量。关于流体代码的开发,我们已经基本完成了一维版本。关于实验,我们证实了同一容器在多种不同共振模式下的声致发光发射。发现通过安装稳定的光具座等使气泡发光稳定,结果,由于共振模式的差异而导致的发光量的变化比之前的实验结果更小。还发现,即使超声波强度处于共振状态,气泡也不稳定,可能不会发光。虽然实验容器共振的超声频率与理论预测值接近,但由于容器周围附属物的影响,两者不一定吻合,无法阐明谐波叠加的影响。需要新的想法来微调谐振频率。关于流体模拟代码的开发,使用二阶精度 TVD 方案的一维版本已基本完成,可用于分析实验结果。关于气泡的膨胀和收缩运动,我们使用瑞利-普莱塞特方程,该方程考虑了水的粘度和可压缩性,但事实证明,气泡内的最终温度非常敏感地取决于该方程。需要提高流体代码的准确性,该代码还将气泡周围的水视为流体。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
遠藤琢磨: "単泡性ソノルミネッセンスの発生方法" 超音波TECHNO. 11・3. 17-22 (1999)
Takuma Endo:“如何产生单细胞声致发光”超声波技术 11・3(1999)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
遠藤琢磨: "単泡性ソノルミネッセンスの研究動向" 超音波TECHNO. 11・2. 6-11 (1999)
Takuma Endo:“单细胞声致发光的研究趋势”超声技术 11・2(1999)。
  • DOI:
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    0
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