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不同形状壁面下微泡动力学行为的有限元分析

刘文一 胡继文 赵丹丹

刘文一, 胡继文, 赵丹丹. 不同形状壁面下微泡动力学行为的有限元分析[J]. 上海工程技术大学学报, 2021, 35(1): 82-87.
引用本文: 刘文一, 胡继文, 赵丹丹. 不同形状壁面下微泡动力学行为的有限元分析[J]. 上海工程技术大学学报, 2021, 35(1): 82-87.
LIU Wenyi, HU Jiwen, ZHAO Dandan. Finite Element Analysis of Dynamic Behavior of Microbubble with Different Wall Shapes[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2021, 35(1): 82-87.
Citation: LIU Wenyi, HU Jiwen, ZHAO Dandan. Finite Element Analysis of Dynamic Behavior of Microbubble with Different Wall Shapes[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2021, 35(1): 82-87.

不同形状壁面下微泡动力学行为的有限元分析

基金项目: 湖南省教育厅重点科研基金资助项目(14A127)
详细信息
    作者简介:

    刘文一(1995−),男,在读硕士,研究方向为医用物理. E-mail:2607400551@qq.com

    通讯作者:

    胡继文(1971−),男,副教授,博士,研究方向为医用物理. E-mail:hu_sanping@163.com

  • 中图分类号: O 411.03

Finite Element Analysis of Dynamic Behavior of Microbubble with Different Wall Shapes

  • 摘要: 为研究刚性平面、凸面和凹面附近的微泡动力学行为的差异,建立超声激励下3种刚性壁面附近微泡的有限元模型. 结果显示,刚性凹面附近的微泡形变较明显,易产生瞬态空化导致破裂. 同时,微泡具有偏离初始位置向壁面振荡靠近的动力学行为. 在声学参数以及距离壁面底部距离相等的情况下,近刚性凹面下的微泡重心振荡更剧烈,偏离初始位置距离最大,且凹面受到的压力较大,凸面受到的压力相对较小,壁面受到的压力与入射声压呈正相关,平面所受压力和附近微泡重心偏离程度介于凸面和凹面之间. 本模型可为靶向药物治疗等研究提供理论参考.
  • 图  1  近壁面微泡动力学模型

    Figure  1.  Dynamic model of microbubbles near the wall

    图  2  模型验证图

    Figure  2.  Model verification diagram

    图  3  不同时刻的微泡形状

    Figure  3.  Shape of microbubbles at different moments

    图  4  不同壁面下微泡半径的变化曲线

    Figure  4.  Radius change curves of microbubbles radius under different wall surfaces

    图  5  不同壁面下微泡重心位置随时间的变化曲线

    Figure  5.  Chang carves of microbubbles center position with time under different walls

    图  6  不同壁面下微泡受到的最大压力

    Figure  6.  Maximum pressure of microbubbles under different walls

    表  1  模型参数

    Table  1.   Parameters of geometry model

    名称参数数值
    气体多方指数 $\gamma $ 1.070 0
    饱和蒸汽压 ${P_{\rm{v}}}$ / Pa 2 330 0
    初始半径 ${R_0}$ / μm 2.000 0
    气液表面张力系数 $\sigma $ / (N·m−1 0.056 0
    血液密度 $\rho $ / (kg·m−3 1.059 0
    血液动力黏度 $\mu $ / (Pa·s) 0.003 5
    超声声压 ${P_{{\rm{in}}} }$ / MPa 0.100 0
    超声频率 $f$ / MHz 1.000 0
    初始血液压力 ${ {{p} }_0}$ / MPa 0.101 3
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-10-27
  • 刊出日期:  2021-03-30

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