超声诱导超临界二氧化碳空化研究

对现有声空化模型进行简化和优化，建立起适用于超临界二氧化碳空化研究的物理模型。计算分析超临界二氧化碳中空化泡在超声波作用下运动形态的变化规律，并通过高速摄像对空化泡的运动形态进行实验研究，探讨空化泡崩溃时间及崩溃程度与泡的线度、超声频率、声压幅值等因素的联系。计算分析超临界二氧化碳中的空化泡崩溃时泡内温度、压力、密度等物理参量的量级范围以及冲击波形成的声场条件。寻求在超临界二氧化碳中形成空化核的技术手段，设计加工超临界二氧化碳高压空化腔，建立起超声波诱导超临界二氧化碳空化的实验及测试平台，完成多条件下的超声波诱导超临界二氧化碳空化实验，并对声致发光光强及光谱等进行测试与分析，初步掌握超临界二氧化碳声空化的基本特征和基本规律，形成关于超临界二氧化碳声空化的基本理论。研究对于发展声空化理论和拓展声空化技术的应用均有重要意义。

迄今为止，超声空化一直被认为是液态物质中特有的物理现象。关于声空化的研究多限于常规液态介质中。直到2002年，荷兰科学家M. W. A. Kuijpers等人才将声空化推广到了高压二氧化碳液体中。考虑到功率超声在常规液体中应用取得的成效，结合超临界流体技术取得的初步成果和应用前景，研究在超临界流体中的声空化问题具有重要的意义。. 本项目从理论上分析了在超临界二氧化碳中利用超声波诱导空化发生的可能性，分析给出了超临界二氧化碳的声空化阈值，给出了可用于超临界二氧化碳声空化计算的物态方程，提出了在超临界二氧化碳中产生空化核的技术手段，计算模拟了超临界二氧化碳中气泡的运动和溃灭过程。. 设计加工了用于实验研究的“超声诱导超临界二氧化碳空化装置”。完成了相关金属片腐蚀实验，实验结果展示出空化特性。完成超临界二氧化碳中超声诱导产生自由基实验。用凝胶渗透色谱法（GPC）分析样品的相对分子质量分布，并用Agilent GPC 软件采集到各个样品的分子量分布数据。实验检测到分子量分布在20000-100000的高分子化合物。通过由以上两方面实验初步判定：利用超声波可以在超临界二氧化碳中诱导空化发生。