【摘 要】
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超声靶向微泡破坏技术被认为是临床医疗中安全高效的物理靶向方法,但超声场中微气泡引起的高压对边界的影响机理尚未完全阐明,这对纳米级药物递送的进一步应用具有重要意义,因此很有必要对微气泡在超声场中的近壁溃灭行为进行深入的理论分析。本文基于FLUENT平台,使用动网格技术模拟超声波的产生,通过VOF模型追踪气液界面,同时考虑气体和液体的可压缩性,并将模拟结果与文献中的实验结果进行对比,验证了模型的可行性
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超声靶向微泡破坏技术被认为是临床医疗中安全高效的物理靶向方法,但超声场中微气泡引起的高压对边界的影响机理尚未完全阐明,这对纳米级药物递送的进一步应用具有重要意义,因此很有必要对微气泡在超声场中的近壁溃灭行为进行深入的理论分析。本文基于FLUENT平台,使用动网格技术模拟超声波的产生,通过VOF模型追踪气液界面,同时考虑气体和液体的可压缩性,并将模拟结果与文献中的实验结果进行对比,验证了模型的可行性,研究结果表明超声作用下微气泡在刚性壁面附近溃灭过程分为振荡、平移、溃灭和回弹四个阶段。为了讨论影响微气泡溃灭行为的因素,研究了超声频率和振幅、微气泡近壁距离和初始半径等因素对微气泡溃灭过程中的溃灭压强、溃灭速度、膨胀幅值及溃灭时间的影响,结果表明超声波的频率主要影响微气泡的膨胀和收缩时间;微气泡的溃灭剧烈程度存在最优频率和振幅,初始半径越小最优频率和幅值也越小;随着初始半径的增大,其膨胀幅值逐渐减小并趋于一个定值。本文还通过动网格技术模拟弹性壁面,研究了弹性壁面的弹性模量、微气泡的近壁距离等因素对微气泡溃灭过程中的溃灭压强、溃灭速度、膨胀幅值及溃灭时间的影响,并与刚性壁面的结果进行对比。结果表明微气泡和弹性壁面的相互作用会影响微气泡的溃灭行为;弹性壁面的阻碍作用不如刚性壁面,微气泡在弹性壁面附近的溃灭更剧烈;弹性壁面在微气泡收缩过程中会向微气泡移动,并在溃灭阶段远离微气泡。
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