声空化物理PDF电子书下载

第1章 绪论 1

第2章 液体中的声波 5

2.1理想流体中的声波理论 6

2.1.1 Euler方程 7

2.1.2 Bernoulli方程 9

2.1.3连续性方程 11

2.1.4守恒形式的流体力学基本方程 12

2.1.5物态方程 13

2.1.6过程方程 14

2.1.7理想气体的绝热指数 17

2.2声波方程的求解及其简单解 20

2.2.1声波方程的微扰展开 20

2.2.2 线性化声波方程 22

2.2.3 边界条件和初始值 25

2.2.4线性声波方程的简单解 27

2.3声场的能量 30

2.3.1能量 31

2.3.2能量密度 32

2.3.3能流和能流密度 33

2.4声波在界面上的行为 37

2.4.1衔接条件 37

2.4.2 反射定律和折射定律 38

2.4.3声全反射 40

2.4.4反射系数和透射系数 41

2.4.5声阻抗 43

2.5声辐射 45

2.5.1球面声辐射理论 46

2.5.2辐射声波的强度 48

2.5.3 声辐射阻抗 50

2.6黏性流体中的声波 50

2.6.1流体中的应力张量 50

2.6.2 Nevier-Stokes方程 55

2.6.3曲线坐标系中的微分运算 58

2.6.4球坐标下的Navier-Stokes方程 70

2.7场和物质运动 72

2.7.1 Euler体系流体理论 72

2.7.2 Lagrange体系流体理论 74

2.7.3 Euler体系和Lagrange体系之间的相互转换 78

2.7.4 Euler体系和Lagrange体系的物理量的区别 80

第3章 电-超声波能量转换 82

3.1晶体压电性的微观机理 82

3.2晶体的弹性 84

3.2.1应力张量和应变张量 84

3.2.2广义Hooke定律 89

3.2.3六维矢量表示的应力和应变张量 91

3.2.4 Young模量、切变模量和Poisson比 96

3.2.5弹性体中的弹性能量密度 97

3.3晶体的介电性 99

3.3.1极化的量子微观机理 99

3.3.2极化率张量 105

3.3.3介电常数张量 106

3.3.4电介质中的电能量密度 107

3.4晶体的压电性 109

3.4.1压电效应和逆压电效应 109

3.4.2压电常数 110

3.4.3压电方程 112

3.4.4压电晶体中的能量密度 114

3.4.5机电耦合系数 114

3.5超声换能器 116

3.5.1电声转换元件 116

3.5.2变幅杆原理 120

3.5.3超声换能器 124

3.5.4压电换能器的等效电路 125

3.5.5压电换能器的阻抗频率特性 128

3.5.6压电换能器的阻抗匹配 129

3.6超声功率放大器 131

3.6.1放大器的种类和特性 132

3.6.2 D类放大器 134

3.6.3频率跟踪电路 135

3.6.4超声波发生器 137

第4章 液体的空化 140

4.1空化阈值 142

4.1.1理想空化和有核空化 142

4.1.2空化泡的形状 144

4.1.3表面张力 145

4.1.4弯曲液体表面的附加压力 147

4.1.5空化核 152

4.1.6有核空化和Blake空化阈值 154

4.2声空化 161

4.2.1超声空化 161

4.2.2水力空化 163

4.2.3水翼空化 167

4.2.4螺旋桨空化 170

4.2.5水锤空化 173

4.3空化效应 178

4.3.1空蚀现象 179

4.3.2空化噪声 181

4.4空化强度 190

4.4.1驱动声压描述空化强度 191

4.4.2空化效应描述空化强度 193

4.4.3空化强度表 200

第5章 气泡动力学 204

5.1线性气泡动力学 204

5.1.1气泡的自由运动 207

5.1.2有阻尼的气泡运动 215

5.1.3有驱动有阻尼的气泡运动 227

5.2 Rayleigh气泡动力学 231

5.2.1有限幅度脉动的自由气泡 231

5.2.2 Rayleigh方程 232

5.2.3 Rayleigh-Plesset方程 235

5.2.4可压缩流体的气泡动力学方程 236

5.3 Rayleigh方程的线性化 242

5.4气泡的参数振动 243

5.4.1强迫振动和参数振动 244

5.4.2气泡的线性参数振动 248

5.5非球形气泡动力学理论 249

5.5.1非球形的初始气泡 250

5.5.2非球形的驱动压力 253

5.6 Rayleigh-Plesset方程的数值求解 256

5.6.1 Euler方法 258

5.6.2预报-校正方法 261

5.6.3 Runge-Kutta积分 263

5.6.4步长控制和方法 265

5.6.5气泡动力学的数值解 267

5.7气泡脉动的测量 272

5.7.1 Mie散射技术 272

5.7.2差频积分成像技术 277

5.7.3数字移相频闪成像技术 278

5.7.4双路Mie散射技术 282

第6章 声致发光 287

6.1多泡声致发光 287

6.1.1多泡声致发光的实验观察 288

6.1.2多泡声致发光光谱 294

6.1.3多泡声致发光特征光谱的参数相关性 297

6.1.4多泡声致发光的温度相关性 300

6.1.5表面活性剂对多泡声致发光的影响 301

6.1.6多泡声致发光的机理 303

6.2超声悬浮 305

6.2.1声悬浮现象 306

6.2.2声辐射压力 307

6.2.3液体中空化泡的声悬浮 316

6.3单泡声致发光 320

6.3.1声谐振腔 321

6.3.2 工作液体的除气和溶气 332

6.3.3单泡声致发光的实验观察 335

6.3.4单泡声致发光的脉冲形状 336

6.3.5单泡声致发光的连续光谱 345

6.3.6单泡声致发光的特征光谱 347

6.3.7单泡声致发光的时间相关光谱 349

6.3.8单泡声致发光的参数相关性 353

6.4声致发光机理 361

6.4.1单泡声致发光的可能机理 361

6.4.2单泡和多泡声致发光 364

6.5非直接的声光效应 364

6.5.1声致荧光 365

6.5.2声致化学发光 368

第7章 声空化应用技术 371

7.1超声清洗 371

7.2超声粉碎 374

7.2.1超声细胞粉碎 375

7.2.2与传统细胞粉碎技术的比较 376

7.2.3超声细胞粉碎的样品相关性 377

7.3超声灭菌和空化灭菌 380

7.3.1超声灭菌 380

7.3.2空化灭菌 382

7.3.3组合灭菌 384

7.4超声萃取 385

7.4.1萃取原理 386

7.4.2萃取过程 388

7.4.3超声液液萃取 389

7.4.4超声固液萃取 392

7.5声化学 396

7.5.1声化学反应器 396

7.5.2声化学的作用机理 397

7.5.3水相声化学反应 399

7.5.4有机声化学反应 401

7.6超声治疗学 404

7.6.1体外冲击波碎石 405

7.6.2高强度聚焦超声刀 408

7.7包膜气泡及其在医学中的应用 411

7.7.1超声造影剂 412

7.7.2包膜气泡模型 413

7.7.3超声靶向给药 421

参考文献 424

索引 439