空化效应是功率超声中的一个基本效应。空化现象往往伴随产生高温高压、射流、声致发光、自由基、高速冲击波等剧烈极端的瞬时物理现象,引发机械效应、热效应、光效应、化学效应等多种次级效应。声空化机理已成功应用于超声清洗、超声加工、超声雾化等相关工业技术中。目前,随着高强度聚焦超声治疗技术的发展,也面临空化效应的诸多问题。在HIFU治疗中,一方面空化效应的剧烈性可配合聚焦超声场中的热效应、机械效应等损伤破坏肿瘤细胞,避免防止其转移复发;另一方面由于空化效应的不易控制和难以测量,对空化程度往往不好把握,治疗中也需避免较强空化效应的发生对正常组织部分造成意外损伤。在声化学学科和其它功率超声应用方面,对空化效应的理论发展也提出新的要求,空化效应已成为超声领域一个亟待解决的问题。本文从空化气泡的运动和空化效应的高温高压特性角度,对空化效应进行了一些探索。对存在空化气泡的液体中的超声传播的影响问题也作了相应的讨论。具体工作为:(1)基于理想化假设,考虑泡内气体为理想气体,对气泡运动模型进行仿真。改变环境参数,液体静压力、表面张力、粘滞性等都对气泡运动有阻碍抑制作用,较大的液体静压力、表面张力、粘滞性,不容易发生瞬态空化。为了保证空化发生,需增加激励超声强度。泡内蒸汽压含量越高或者气泡原始半径越大,空化越容易发生。(2)视泡内气体为实际气体,考虑气泡内外热量交换。对空化过程中,泡内温度和压强变化进行仿真,考虑导热因素对空化程度的影响,导热程度越好,空化达到的最高温度偏低。超声声频越高,能加快空化进度。声压幅值越高,能增加空化强度,空化进度却变慢。(3)考虑液体中空化气泡存在对超声传播的影响。空化气泡会对超声在空化液体中的传播形成干扰,由于空化气泡对声能量的聚集效果,超声场内声压会出现微扰不规则分布。液体中的空化气泡越密集,对声传播的干扰越大。初始气泡越大,超声强度越剧烈,也会加剧空化气泡对声传播的干扰效果。所以为了避免液体中空化气泡对声传播的干扰,有必要对液体进行除气处理。