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音響キャビテーション気泡の極性とソノルミネセンス測定からのメカニズム解明

从声空化气泡极性和声致发光测量中阐明机理

基本信息

批准号：
19K15452
负责人：
李香福
金额：
$ 2.5万
依托单位：
Japan Women's University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、音響キャビテーション気泡の電気的性質について調べる。令和元年度に実施した研究では、水中のSL単一気泡（SBSL気泡）に直流電圧を極性と電圧値を変えながら印加し、その時の気泡の移動方向からSBSL気泡がプラスに帯電していることを実験的に示した。気泡が帯電を帯びている場合、電場を印加すると気泡は超音波放射力であるビヤークネス力と静電気力の平衡点へその位置が移動するはずである。令和2年と3年では実験より得られた測定値Kellerの式を利用した数値シミュレーションより、水中のSBSL気泡の電荷量を見積もった。平衡点で気泡が受けるビヤークネス力を求めるために、気泡の初期半径値が必要だが実際に測定することは出来ない。そこで、ハイドロフォンで測定した音圧値の条件で、様々な初期半径条件で半径の時間変化を計算し、レーザー散乱光強度測定の結果と最も一致する条件から気泡の初期半径を予測した。その後、測定した音圧値と気泡初期半径を用いた数値シミュレーションを行い、平衡点で気泡にかかるビヤークネス力を数値シミュレーションで求めた。電場強度は気泡位置付近の電位測定から求めた。力のつり合い関係より電荷量を2.5ｐＣと見積もることができた。しかし、音圧値と電場強度は測定値であるため、誤差が生じやすい。各測定誤差を電荷量の評価にも考慮する必要がある。音圧の測定誤差を考慮して、測定値の±0.2気圧の音圧範囲で、同様な数値シミュレーションを測定し、各音圧値の条件での最適な初期半径を散乱光強度測定結果と比較して予測した。得られた初期半径と各音圧値からビヤークネス力を計算し、電荷量を見積もった結果、 ±Δ0.6 pCの誤差を求めることができた。また、誤差には電場強度が最も影響することが分かった。令和4年には数値シミュレーションによるSBSL気泡の帯電量評価の研究成果を論文投稿するための原稿を作成した。

This study examines the properties of でで, audio キャビテでショショ <e:1>, and the properties of the electric gas in the bubble にでてて modulation べる. To RMB and annual に be applied した research での SL 単 a 気は, water bubble (SBSL 気 bubble) に dc 圧をと electrical polarity 圧 numerical を - えながら Inca し, その when の気 bubble の direction から SBSL bubble 気がプラスに帯 electric していることを be 験にし in た. 気 bubble が帯 electric を帯びている occasions, electric field を Inca すると気 bubble は ultrasonic radiation force であるビヤークネスと electrostatic 気 forces の balance へその position が mobile するはずである. Make and 2 years とでは be 験より have られた on determination of numerical Keller の type を using した the numerical シミュレーションより, water の SBSL bubble 気の charge を see product もった. Balance で気 bubble が by けるビヤークネス force を o めるために, numerical が気 bubble の initial radius necessary だが be interstate に determination することは out ない. そこで, ハイドロフォンで determination した sound 圧 numerical での conditions, others 々な initial radius calculation しの time variations change をで radius, レーザー scattered light intensity measurement のとも most consistent する conditions から気 bubble のを initial radius can be した. After その, determining した sound 圧 numerical と気 bubble radius を early with いた the numerical シミュレーションをい, balance で気 bubble にかかるビヤークネをス force the numerical シミュレーションで o めた. The electric field intensity ら, bubble position, and the nearest <s:1> potential are determined to obtain めた. The force of the particle を conjunction with the よ relationship, the charge quantity を2.5pCと, see the product るるとがでたたたた. <s:1> じやす, sound pressure value と, electric field intensity と measurement value であるため, error が generation じやすと. Each measurement error を charge quantity <s:1> evaluation 価に価に consider する necessary がある. Sound 圧の measuring error を consider して, determination of numerical の + / - 0.2 気圧の sound 圧 van 囲で, with others in な the numerical シミュレーションをし, each sound 圧 numerical での conditions the optimal なの initial radius を scattered light intensity measurement results として in measuring した. To られたと initial radius on each sound 圧 numerical からビヤークネス force をし calculation, charge を see product もった results, plus or minus 0.6 pC Δ をの error めることができた. Youdaoplaceholder0, error に, and electric field intensity が have the greatest <s:1> influence on する, が, とが, and った. Make and 4 years には the numerical シミュレーションによる SBSL 気 bubble の帯 power rating 価の research を paper submitted するためをの manuscript made した.