理论建模和实验验证激光生成的聚焦超声波和微化动态的实验验证
Min Gyu Joo1, Jeongmin Heo1, Ki Joo Pahk2
1Department of Electrical and Computer Engineering, Sungkyunkwan University, Suwon 16419, Republic of Korea.
Ultrasonics sonochemistry
|July 27, 2025
概括
本研究介绍了复杂环境中激光生成聚焦超声波 (LGFU) 的数值模拟. 这种先进的模型准确地预测了泡动态和LGFU波浪行为,改善了生物医学工程应用.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 声学物理 声学物理
- 计算建模 计算建模
背景情况:
- 在复杂的环境中模拟激光生成聚焦超声波 (LGFU) 是具有挑战性的.
- 精确模拟LGFU诱导的泡动态对于应用至关重要.
研究的目的:
- 开发一个完全合的数值模拟方法,用于LGFU在复杂结构中的行为.
- 通过结合纳米大小的种子泡来改进LGFU诱导的泡建模.
主要方法:
- 有限元法 (FEM) 模拟与自适应网状精细化 (AMR).
- 结合吉尔莫尔方程与热量/质量转移和修改的扬-拉普拉斯 (MY-L) 方程,用于泡建模.
- 与水和模仿组织的幽灵实验结果的验证.
主要成果:
- 在LGFU波形中,达到241 MPa (正) 和34.7 MPa (负) 的峰值压力.
- 模拟的超快上升时间 (0.8 ns) 与0.06微米的网格大小.
- 与以前的模型相比,改善了最大气泡大小 (29.6%) 和气泡寿命 (34.5%).
结论:
- 拟议的模拟方法准确地模拟了复杂结构中的LGFU行为和泡动态.
- 该工具增强了在生物医学工程中对LGFU的研究.
- 经过验证的模型在预测泡特征方面显示出显著的改进.
