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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