近日，我院沈阳博士与法国ICSM研究所Rachel Pflieger团队、澳大利亚墨尔本大学Muthupandian Ashokkumar 团队合作，在国际权威期刊Ultrasonics Sonochemistry（IF = 9.336，中科院1区Top期刊）发表了题为“The effect of bulk viscosity on single bubble dynamics and sonoluminescence”的研究性论文。论文第一作者为中国计量大学理学院沈阳博士，沈阳博士和南京大学陈伟中教授为共同通讯作者。

论文导读

声空化是一种发生在液体中的强声现象，几乎所有液体中的强声技术都和声空化有关。本文通过理论模拟和实验从声致发光的角度研究了体黏度对空化泡动力学的影响机制。研究结果表明，低体黏度水溶液中，液体的体黏度对空化泡的作用主要是对其回弹阶段径向脉动的影响。

主要内容

本文开展了30%丙三醇水溶液中的单一空化泡实验（图1），在不同声压下测量空化泡的半径和声致发光强度，并通过数值模拟，比较理论计算和实验结果。

图 1 单一空化泡实验示意图

通过对实验条件参数的数值模拟，发现体黏度对空化泡膨胀阶段的半径影响不大，但是对回弹阶段的空化泡半径影响较大。从图2中可以看出，考虑液体体黏度时，空化泡回弹阶段的径向脉动半径更大，并且出现了后延现象。

图 2 空化泡半径的实验测量和数值模拟结果

单一空化泡内的声致发光现象主要是等离子体辐射，主要包括电子-离子轫致辐射、电子-原子轫致辐射、电子和离子的复合辐射以及电子对中性粒子的附着辐射。本文分别模拟了考虑体黏度和不考虑体黏度的模型的声致发光现象，并与实验测量值比较。结果表明，在此浓度的丙三醇水溶液下，体黏度对单一空化泡声致发光强度的影响可以忽略不计。

图 3 不同超声振幅下的归一化声致发光强度对比

总结与展望

声致发光是声空化泡在溃灭时的一个重要表现。本文通过实现30%丙三醇水溶液中的单一空化泡声致发光实验，证实了在低黏度溶液中，液体的体黏度对空化泡半径的作用主要为对其回弹阶段径向脉动半径的影响，为后续更高黏度水或者浓硫酸溶液中的验证工作提供了方向。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2023.106307