气泡广泛存在于油气探测、医学诊断、食品制造等领域中，在声波激励下的脉动响应对于微气泡的应用具有重要作用。对于多气泡系统，气泡的脉动响应会受气泡之间的相互作用影响而变得更加复杂。
针对这一问题，中国科学院声学研究所超声学实验室博士生汪钰与其导师陈德华研究员、以及吴鹏飞副研究员等人通过气泡动力学方程以及有限元方法对多气泡的脉动响应进行计算，并分析了不同间距下多因素对气泡脉动的影响程度。
相关成果在线发表于学术期刊 Physics of Fluids。
研究人员通过气泡动力学方程以及有限元方法，数值计算多气泡在超声激励下的瞬时半径，对比了通过不同模型计算得到的气泡半径，分析了气泡相互作用中不同因素的影响程度，并针对不同气泡间距的情况，考察了不同模型结果之间的相关性。随后他们基于相同的气泡间距设置不同的入射声波方向，进一步分析声波相位差对于多气泡脉动的影响。
结果表明，当气泡间距较小时，气泡相互作用影响显著，气泡之间吸引和排斥交替进行，且相互作用对于脉动的抑制或促进受间距值影响；而在气泡间距较大时，气泡相互作用的影响可以忽略，气泡群的总响应可视为单个气泡动力学行为的代数和。
本研究得到国家自然科学基金（No. 42074174和No. 11904384）、中国科学院基金（No. ZDBSLY-SLH037）的资助。
图1 两个气泡在声波激励下的速度场（图/中国科学院声学研究所）
图2 基于不同模型的气泡瞬时半径（图/中国科学院声学研究所）
关键词：
多气泡；超声激励；气泡动力学；有限元方法
参考文献：
Yu Wang, Dehua Chen, Pengfei Wu, Jiahui Li, Analysis of multi-bubble pulsations by the finite element method and bubble dynamics equations, Physics of Fluids 36 (2024) 046109. DOI: 10.1063/5.0199387.
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