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第 37 卷 第 5 期 白立新等： 液体薄层中的超声空化 629

ቇจ஝ C 如果产泡速度不等于消泡速度，则空泡个数将减少
或增加，空化云将演化为另一种空化结构。如空化
b 初生阶段及射流补核过程为产泡速度大于消泡速
ඡ಩
A
c a
᣸ႍ 度，而射流停止后的过程为消泡速度大于产泡速度。
d D
ܦू 而产泡速度和消泡速度的消长与声强变化、气核变
化及边界变化有关(如图32所示)。
B ܦᑟ
(a) ቇӑፇ౞ᄊᄱ̉ᣁӑ
4 液体薄层中超声空化云的表面张力
ቇӑፇ౞X
Rate production2 ≠ Rate disappearance 薄层内的声场非常复杂，因为薄层的厚度远小
ܦूඡ಩᣸ႍ ੸ү
于声波的波长，在薄层内部无法形成驻波或稳定的
ቇӑፇ౞Y ௑ᫎ
(b) ቇӑፇ౞ᄊሷࠀভ 声场，从空化云中空泡的溃灭和回弹的过程可以看
出，声场相位在空间分布是不平衡的，声场相位的
图 32 空化结构的稳定性及其相互转化
分布是随时间一直在变化的(如图33所示)。但是声
Fig. 32 Schematic diagram of transformation and
压幅值的分布却是相对稳定的，无空化云的区域的
stabilization of cavitation structures
声压振幅更高，而有空化云的区域则较低，这一点
如果在一段时间内产泡速度等于消泡速度，则 可以从Smoker structure 作为一个指示剂得到证明
空泡数基本保持不变，空化结构处于稳态或准稳态； (如图34、图35所示)。

图 33 四个声周期内空化云的产生和溃灭过程 (f = 20 kHz, h = 0.36 mm)
Fig. 33 The growth and collapse of cavitation bubble cluster in the four vibration cycles of the
transducer (f = 20 kHz, h = 0.36 mm)

图 34 Smoker structure 的产生 (f = 20 kHz, h = 0.7 mm)
Fig. 34 The formation of a Smoker in liquid region (f = 20 kHz, h = 0.7 mm)