具有传质传热及扩散效应的双气泡的相互作用*乌日乐格那仁满都拉†(内蒙古民族大学数理学院,通辽028043)(2023年5月25日收到;2023年7月17日收到修改稿)利用修正的Keller-Miksis方程与Noble-Abel-Stiffend-Gas状态方程相结合的模型,研究了超声作用下具有传质传热及扩散效应的双气泡间的相互作用,并与Mettin等[MettinR,AkhatovI,ParlitzU,OhlCD,LauterbornW1997Phys.Rev.E562924]给出的没有传质传热及扩散效应的双气泡间的相互作用进行了比较.结果表明,具有传质传热及扩散效应的双气泡间的次Bjerknes力和气泡归一化最大半径都大于没有传质传热及扩散效应的双气泡的相应量.随着其中一个气泡的初始半径的增大和驱动声压的增大,两种情况给出的次Bjerknes力的差别逐渐增大,而随着驱动频率的增大,两种情况给出的次Bjerknes力的差别逐渐减小.由此可见,传质传热和扩散效应对空化气泡间相互作用的次Bjerknes力具有重要影响.关键词：空化双泡,次Bjerknes力,传质传热效应,扩散效应PACS：47.55.dd,47.55.dp,43.25.+y,44.20.+bDOI:10.7498/aps.72.202308631引言在声空化研究中关于单气泡的研究相对比较深入,许多研究者针对不同的侧面问题进行了研究.如Hilgenfeldt等[1]用流体力学方法研究气泡形状稳定性和扩散稳定性,给出了气泡声致发光相图.Yasui[2]在考虑水蒸气的非平衡蒸发和冷凝、气泡内外热传导及泡内化学反应的基础上,研究了单泡声致发光机制.Toegel和Lohse[3]在考虑水蒸气相变、热传导及化学反应的情况下,计算出了单泡声致发光相图.Shen等[4]研究了空化气泡壁处液体温度的空间分布等.但实际液体中的空化泡总是以泡群的形式存在[5−7],而空化双泡显然是研究空化泡群现象的一个重要的切入点,所以许多学者开展了对空化双泡的研究.当液体中的气泡受到声场作用时,气泡会发生体积脉动,气泡之间会发生相互吸引或排斥作用,这与气泡之间的次Bjerknes力有关.Mettin等[8]首先给出次Bjerknes力的计算表达式,并数值研究了强声场作用下双气泡间的次Bjerknes力的变化.Doinikov[9]提出一种能够直接计算两个相互作用的球形气泡在强声场中平移运动的模型,研究了两个气泡平移运动的规律.Sadighi-Bonabi等[10]研究不同浓度硫酸溶液对双泡相互作用力的影响,并认为随着溶液黏度的增加次Bjerknes力减小.Zhang等[11]重点分析了双频声激励下两个空化气泡间相互作用的次Bjerknes力.Pandey[12]考虑双泡间的强非线性耦合后对相互作用项进行高阶修正,并通过研究指出高阶修正项对近距离气泡...
