Design of High-Speed Photography Optical System for Air Bubbles in Water

Spectrum Characteristics of Laser-Induced Single Bubble Collapse Noise

“…空化现象是指气泡在液体中产生、 膨胀、 压缩和溃灭的过程 [1] 。当液体内部局部压力低于该液体的饱和 蒸气压或空气分离压力时， 液体内部或液固交界面上气泡的形成、 发展和溃灭的过程叫做空化 [2] 。气泡在随 液体流动过程中， 遇到周围压力增大时体积将急剧缩小或溃灭， 局部产生极高的瞬时压强， 其反复作用会破 坏 固 体 表 面 ， 同 时 气 泡 溃 灭 时 伴 有 强 烈 的 噪 声 和 振 动 ， 并 伴 随 有 微 弱 的 光 ， 对 液 压 机 械 、 船 舶 和 水 力 机 械 的 工作寿命和效率有极大的危害。因此， 有效监测空化初生和识别空化状态是保障流体机械设备正常运行的 重要手段。 目前, 空化检测和状态识别的方法主要有摄像法、 涂料腐蚀法、 静压测量法、 振动测量法等 [3] 。由于空化 基本上是单极子噪声源， 具有很强的辐射效率和冲击特性 [4] ， 因此根据空化噪声检测和识别空化状态受到越 来越多学者的关注 [5] 。Lauterborn 等 [6] 研究了蒸馏水中空化声波的声压计算公式与测量方法； Hakansson 等 [7] 采用自制的高压试验设备研究了外部环境压力变化对声波强度与频率的影响， 指出声波强度与频率均随环 境压力的增大而增大； Park 等 [8] 分析了水中空泡初始尺寸对空泡声波的影响； Brujan 等 [9] 研究了介质的弹塑 性对激光声波的影响； 李胜勇等 [10] 研究了含气量对粘性液体中空泡声波频谱特性的影响。对于空化噪声， 尽…”