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第 37 卷 第 5 期 白立新等： 液体薄层中的超声空化 631

Disc-shaped structure 的这种弯曲边界是主 图 40 所示)。虽然我们从云水界面的角度定义了表
Bjerknes 力和二阶 Bjerknes 力参与构建的广义的 面张力，表面张力的存在的确表明空化云存在某种
表面张力作用的结果 (如图 38、图39 所示)。薄层很 宏观整体特性，但是如果将空化云视为一种介质，
薄，阻止了空泡之间的过分堆叠，空泡较大时，碎 水视为另一种介质，则两种介质是存在相互转化的
裂倾向强于合并倾向。在声强变大时也存在着某种 (如图 41 所示)，存在一种类似相变的机制。完善云
扩张性，在声强一定时表现为某种不可压缩性 (如 水介质模型需要做更多的工作。

௑ᫎᫎᬦ 0.24 ms

rd
3 cycle 4 cycle
th
0 ms 50 ms 100 ms 150 ms

10 ms 60 ms 110 ms 160 ms

20 ms 70 ms 120 ms 170 ms

30 ms 80 ms 130 ms 180 ms

1 mm 40 ms 90 ms 140 ms 190 ms
1 cycle 2 cycle
st
nd
௑ᫎᫎᬦ 2.67 ms

图 38 液体薄层中空泡的合并 (f = 20 kHz, h = 0.82 mm)
Fig. 38 The aggregation of cavitation bubbles in the liquid layer (f = 20 kHz, h = 0.82 mm)

̈ӝ
ඵӝ
P liquid > P 0
<
ඵӝ P cloud P 0 ̈ӝ
>
P liquid P 0 P P
R R cloud < 0 ̈ӝ
primary
F Bjerknes
F surface
second
F surface F Bjerknes F primary
Bjerknes
second
F Bjerknes
F surface

Bjerknes
0.5 mm ԍҧᬌͰ F primary
5.2 mm
ඵӝ

(a) Disc-shapedඵӝ (b) Disc-shaped̈ӝ (c) ̈ඵ᣸ႍ
图 39 空化云的表面张力
Fig. 39 The surface tension of cavitation bubble cloud