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摘要
溶解在液体中的不可凝结气体影响着气泡的动力学响应。当气泡受到外加压力波的驱动而处于振荡时，气体整流扩散效应导致在一定条件下，气泡半径突然大幅增长，发生阶跃现象。文献认为阶跃现象是由气泡振荡时发生变形而产生的微流引起，而该研究发现仅考虑气泡的径向振荡亦能获得与实验观察相当的半径增长幅度。该文结合气泡动力学方程和气体扩散方程研究了整流扩散现象，分析了振荡压强强度、频率、初始半径和泡内外气体浓度比等参数对整流扩散引起的半径阶跃的影响。发现当气泡初始半径小于共振半径时，气泡由于整流扩散效应逐渐增长，固有频率随之减小；当半径接近共振半径，或者当固有频率接近驱动频率时，发生共振阶跃。阶跃发生时，气泡界面处的气体浓度梯度周期均值为正，促使气体快速向泡内扩散。该研究结果揭示了阶跃现象和气泡径向振荡共振的密切关系。
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单位上海交通大学; 建筑工程学院
