学校一项研究成果在中科院TOP期刊发表-兰州城市学院

学校一项研究成果在中科院TOP期刊发表

来源：科学技术处

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近期，学校培黎石油工程学院邓育轩副教授在中科院一区期刊《Ultrasonics Sonochemistry（超声化学）》上发表题为：《Cavitation-driven bubble evolution and load mechanisms in particle-wall multiphase interactions（颗粒-壁面多相流中空化气泡演化及载荷机理）》的论文，利用高分辨率数值模拟，揭示了空化气泡在颗粒和壁面之间塌陷时的独特演化机制。

研究发现，空化气泡与颗粒、壁面间的相互作用会引发复杂且影响显著的物理现象：当空化气泡在固体颗粒附近塌陷时，会产生强烈的水射流冲击，宛如“液体长矛”。研究表明，这一过程能产生高达40 MPa的单峰压力，这种强大的冲击力足以对固体颗粒造成明显影响。若空化气泡的塌陷过程受到壁面限制，情况则更为复杂。此时，气泡塌陷会先产生主冲击，随后伴随微射流形成二次冲击，压力曲线呈现双峰特征，其中二次峰值接近20 MPa。这意味着能量被集中释放于颗粒和壁面之间，使冲击效应更为持久。颗粒的运动状态也会显著影响空化气泡的塌陷行为。当颗粒下沉速度足够高时，会直接“穿透”空化气泡，导致塌陷能量以声辐射的形式释放。这一过程削弱了高速水射流对壁面的破坏作用，使空化气泡不再形成典型的喷射，而是转变为复杂的振荡过程。相反，在颗粒下沉速度较低时，颗粒与空化气泡之间的液膜形成会被延迟，能量耗散随之减弱。这使得气泡塌陷的能量能够保持更长时间，从而对颗粒和壁面产生持续的作用。这种“微爆炸”现象虽然会引发材料表面的侵蚀损伤，但在超声清洗、声化学反应以及能源利用等领域中，却发挥着不可或缺的重要作用。