弹性壁面附近气泡脉动非线性特性研究

来源：振动与冲击杂志2026年第4期北京时间：

作者：王寻,，胡承昊，李蕊，苏庆刚suqg@sdju，邵朝晖

单位：1.上海电机学院航空学院，上海201306；2.中国科学院声学研究所声学与海洋信息全国重点实验室，北京100190；3.上海电机学院凯撒斯劳滕智能制造学院，上海201306；4.黄山市特种设备监督检验中心，安徽黄山245000

摘要：包膜气泡被广泛应用于医学超声成像和靶向送药等领域，掌握不同环境中包膜气泡的动力学特性具有重要意义。本研究对弹性壁面附近包膜气泡的动力学方程进行数值求解，基于计算结果研究了塑料、生物组织和铝三种壁面对气泡脉动的影响。研究中借助庞加莱分析法和分岔图对气泡脉动非线性特性进行了重点讨论。研究表明与自由气泡相比，塑料和生物组织这类柔性壁面会使得气泡出现非线性分岔和混沌所需要的驱动声压幅度升高，而铝壁面这类硬质壁面则效果相反。由频率响应相关分析可知，柔性壁面会减弱气泡脉动混沌程度，且使得气泡谐振频率向高频偏移，而硬质壁面则会增强气泡脉动混沌程度，并降低气泡谐振频率。随着气泡与壁面距离的增加，塑料壁面附近的气泡脉动非线性程度增强，而铝壁面附近的气泡非线性程度减弱。但随着壁面厚度的增加，塑料壁面和铝壁面附近气泡脉动的非线性程度总体上均有所增强，且铝壁面附近气泡非线性程度的增强更为显著。另外，气泡到生物组织壁面的距离和生物组织壁面的厚度对气泡脉动影响较小。上述研究为不同壁面附近包膜气泡脉动的控制提供了理论支持，有利于促进包膜气泡在多种场景下的应用。<br>

关键词：弹性壁面；包膜气泡；分岔图；非线性脉动