孤立波是能量的集合体,是一种存在于大量物理系统之中且由非线性效应和色散效应动态平衡而形成的局域波,同时也是非线性科学中重要的研究内容之一。由于孤立波具有高能、高保真以及低衰减等特性,因此,在超声内加工领域引入孤立波理论,以提高声孤波空化时的瞬时聚焦能量,来满足金属液滴内部声空化阈值条件,从而实现对驻波悬浮环境下熔融态金属液滴的内加工。因此,对孤立波的激发、传播和聚焦等特性开展深入研究,具有十分重要的实际应用价值。本文以非线性LC传输电路系统为研究物理模型,通过理论分析、仿真对比与实验的方法,研究孤立波在非线性LC传输电路系统中激发、传播与聚焦等特性。全文的研究内容安排如下:第1章简单介绍了课题研究的背景及意义。其中包括孤立波的历史与国内外研究现状、孤立波的形成机制、孤立波的研究与应用、几种常见的孤立波与其相对应的非线性方程和缺陷与孤立波的相互作用。第2章研究非线性LC电路中孤立波激发与传播特性。首先,介绍了电路系统的基本组成单元结构、电路系统中的色散关系以及电路阈值电压与驱动频率、驱动电压之间的关系;其次,分析研究了非线性LC传输线电路系统中孤立波存在和激发的条件;最后,数值模拟分析了非线性LC电路系统中孤立波的激发与传播特性。第3章研究带缺陷的非线性LC电路中孤立波激发、传播与聚焦特性。首先,通过数值模拟仿真的方法研究分析了带缺陷的非线性电路系统中小振幅下孤立波的激发与远距离传播等特性;其次,对非线性电路系统中的缺陷系数、驱动振幅以及驱动频率对电路系统中传输能量的分布进行探讨和分析;最后,研究分析了非线性电路系统中不同强度的缺陷极性、不同宽度大小的方波信号源对传播孤波幅度和速度的影响,并对双负缺陷情况下孤立波的动力学操控行为以及不同时刻激发的孤波同一时刻形成聚焦的特性作了探讨性的研究和分析。第4章研究孤立波在超声针中传播特性。首先,对系统整体实验平台进行设计并搭建。其次,通过Multisim电路仿真软件和实验的方法验证了此带缺陷的非线性LC传输线电路系统中孤波信号的激发与传播。然后,利用COMSOL软件对孤立波在超声针换能器针上的传播特性进行模拟验证;最后,通过实验的方法将高能超声针直接作用于低熔点金属液滴内部以提高声孤波空化时的瞬时聚焦能量,从而达到低熔点金属液滴声孤波成腔的目的。第5章对本文的工作进行总结并对以后的工作进行展望。