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第 37 卷 第 5 期                    陈伟中： 声空化泡对声传播的屏蔽特性                                          679


             虚线继续衰减，在液体 II 空化泡数密度下降一个量                         单的双层液体系统进行了计算和实验，结果证实这
             级。如果适当降低驱动声压，可以使得液体 II 不再                         种思路的正确性。当然，简单地将工作液体分层，会
             空化。而降低液体 II 的空化阈值后，可以重新提升                         对工业生产上带来不便，液体之间失去了可流通性。
             空化泡数密度，达到和液体 I 中的空化泡数密度相                          遵循该思路，有应用价值的处理方法正在探索之中，
             当(见图 5实线)。                                        我们将另文报道。
                 实验上，我们用两种不同浓度的酒精水溶液进
             行了实验，确实可以改善空化的均匀性，扩大空化范
                                                                              参 考 文        献
             围，定性地证实了上述数值模拟结果。
                 原则上，可以进一步分为多层，或者构建连续
                                                                 [1] 陈伟中. 声空化物理 [M]. 北京: 科学出版社, 2014.
             渐变空化阈值的工作液体，更好地改善空化均匀性                              [2] Lord Rayleigh O M F R S. On the pressure developed in
             和扩大空化区域。在研究过程中发现，这种变空化                                a liquid during the collapse of a spherical cavity[J]. Phil.
             阈值工作液体中的声传播具有空间反射不对称现                                 Mag., 1917, 34: 94–98.
                                                                 [3] Crum L A. Sonoluminescence[J]. Physics Today., 1994,
             象  [12] ，即当前人们普遍感兴趣的声整流现象               [13] 。        47: 22–27.
                                                                 [4] Taleyyarkhan R P, West C D, Cho J S, et al. Evidence for
                   ⊲
                                                                   nuclear emissions during acoustic cavitation[J]. Science,
                             I                II                 [5] Chen W Z, Huang W, Liang Y, et al. Time-resolved spec-
                                                                   2002, 295: 1868–1873.
                 ඡจ஝ࠛए n b ⊳ 11  m -1  ⊲                     [6] 汪承灏, 张德俊. 单一空化气泡的电磁辐射和光辐射 [J]. 声学
                   ⊲
                                                                   tra of single-bubble sonoluminescence in sulfuric acid with
                                                                   a streak camera[J]. Phys. Rev. E, 2008, 78(2): 035301(R).
                   ⊲
                          Q 2 =0.4 bar
                                                                   Wang Chenghao, Zhang Dejun. Electromagnetic and op-
                   ⊲    Q 1 =0.4 bar,                            学报, 1964, 1(2): 59–68.
                          Q 1 =0.4 bar,
                          Q 2=0.1 bar                              tical radiations of single cavitation bubble[J]. Acta Acus-
                                                                   tica, 1964, 1(2): 59–68.
                    
                          ⊲    ⊲   ⊲    ⊲   ⊲         [7] Ying C F, Li C, Xu D L, et al. The pressure field in the
                                   ᡰሏ x/m
                                                                   liquid column in the tube-arrest method[J]. Chin. Phys.
                                                                   B, 2008, 17(7): 2580–2593.
                  图 5  双层不同空化阈值液体中空化泡数分布
                                                                 [8] Chen W Z, Wei R J. Dynamic casimir effect in single bub-
               Fig. 5 Distribution of number density of cavita-    ble sonoluminescence[J]. Chin. Phys. Lett., 1999, 16(10):
               tion bubbles in two-layer liquids                   767–769.
                                                                 [9] 应崇福. 关于液体内大规模声处理中空化研究的几点思考
             4 结论与讨论                                               ——再论声空化工程 [J]. 应用声学, 2008, 27(5): 333–337.
                                                                   Ying Chongfu. Some thoughts on the behaviors of cavita-
                 本文报道了空化屏蔽的一种奇特性质，远场声                              tion used in large-scale ultrasonic treatment in liquids—A
                                                                   second discussion of cavitation engineering[J]. J. Appl.
             压随着驱动声压增大而下降，换言之，驱动声压对远
                                                                   Acoust., 2008, 27(5): 333–337.
             场声压具有负效应。其原因是高声压导致强空化，                             [10] Wang X, Chen W Z, Yang J. Negative effect of driving
             空化泡的非线性脉动吸收驱动能量后，辐射高次谐                                power on far-field sound energy density in cavitation liq-
                                                                   uids[J]. J. Appl. Phys., 2018, 123(22): 214904.
             波；液体对高次谐波的吸收能力高于基波，导致高次
                                                                [11] Jamshidi R, Pohl B, Peuker U A, et al. Numerical inves-
             谐波快速衰减，最终形成对远场声压的负效应。空                                tigation of sonochemical reactors considering the effect of
             化屏蔽的驱动负效应，加剧了空化能量的局域化，我                               inhomogeneous bubble clouds on ultrasonic wave propa-
                                                                   gation[J]. Chem. Eng. J., 2012, 189–190(2): 364–375.
             们不能期望增大驱动声功率来扩大空化区域，使得
                                                                [12] Wang X, Chen W Z, Liang S D, et al. Asymmetric trans-
             大规模应用更加困难。声空化的工程应用绝不是实                                mission of sound wave in cavitating liquids[J]. Phys. Rev.
             验室的简单放大，其中存在实质性的科学问题。为                                E, 2017, 95(3): 033118.
                                                                [13] Liang B, Yuan B, Cheng J C. Acoustic diode: rectifica-
             了改善声空化的均匀性，扩大声空化的区域，我们提
                                                                   tion of acoustic energy flux in one-dimensional systems[J].
             出了改变工作液体的空化阈值的思路。并且，就简                                Phys. Rev. Lett., 2009, 103(10): 104301.
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