Диссертация (1104104), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Ìàêñèìóì ïèêîâîãî ïîëîæè20÷åñêè â ôîêóñå èçëó÷àòåëÿ ( F = 30 ìì) íàp+100p--10-20òåëüíîãî äàâëåíèÿ p+ äîñòèãàåòñÿ ïðàêòèмоделированиеэксперимент0204060x, мм80Ðèñ. 4.9. Ðàñïðåäåëåíèå ïèêîâîãî ïîëîæèòåëüíîãî è îòðèöàòåëüíîãî äàâëåíèé íà îñèèçëó÷àòåëÿ, ïóíêòèðíàÿ ëèíèÿ ñîîòâåòñòâóåò ìåñòó íàõîæäåíèÿ ïîâåðõíîñòè ðåàëüíîãîèçëó÷àòåëÿ.ðàññòîÿíèè x = 29 ìì îò èçëó÷àòåëÿ, â òîâðåìÿ êàê ìèíèìóì ïèêîâîãî îòðèöàòåëüíîãî äàâëåíèÿ p− äîñòèãàåòñÿ âáëèçè èçëó÷àòåëÿ íà ðàññòîÿíèè x = 12 ìì îò íåãî.Ïðèìåðû ïðîôèëåé äàâëåíèÿ íà îñè èçëó÷àòåëÿ ïîêàçàíû íà ðèñ.
4.10. Ïðîôèëè, ïîëó÷åííûå ñ ïîìîùüþ ÷èñëåííîãî ìîäåëèðîâàíèÿ, õîðîøî ñîãëàñóþòñÿ ñ èçìåðåííûìè â ýêñïåðèìåíòå, îñîáåííî â îáëàñòè ðåçêîãî óâåëè÷åíèÿ ïèêîâîãî ïîëîæèòåëüíîãî äàâëåíèÿ p+ ;çíà÷åíèÿ ïèêîâîãî îòðèöàòåëüíîãî äàâëåíèÿ p− îêàçûâàþòñÿ íà 2-3 ÌÏà çàíèæåííûìèïî ñðàâíåíèþ ñ ýêñïåðèìåíòîì.x = 10 мм1010Давление, МПа00моделир.экспер.-1040-10x = F = 30 мм30x = 40 мм2020101000-1010x = 20 мм20152025-1010152025Время в бегущей системе координат, мксÐèñ. 4.10. Ïðîôèëè äàâëåíèé íà îñè èçëó÷àòåëÿ íà ðàçëè÷íûõ ðàññòîÿíèÿõ x îò íåãî. Êðàñíûì öâåòîì ïîêàçàíû ðåçóëüòàòû ìîäåëèðîâàíèÿ, ÷¼ðíûì - ýêñïåðèìåíò.96Давление, МПаÍà ðèñ. 4.11 ïîêàçàíû ðàñïðåäåëåíèÿ ïèêîâîãî ïîëîæèòåëüíîãî p+ è àáñîëþòíîãîçíà÷åíèÿ ïèêîâîãî îòðèöàòåëüíîãî |p−| äàâëåíèé â äâóõ âçàèìíî ïåðïåíäèêóëÿðíûõ ê îñèx íàïðàâëåíèÿõ â ôîêàëüíîé ïëîñêîñòè F = 30 ìì.
Õîðîøî âèäíî, ÷òî ðàñïðåäåëåíèÿ p+è |p−|, ïîëó÷åííûå â ýêñïåðèìåíòå â îáîèõ íàïðàâëåíèÿõ, ïîõîæè è ñèììåòðè÷íû îòíîñèòåëüíî îñè èçëó÷àòåëÿ, ÷òî ïîäòâåðæäàåò ïðèáëèæåíèå ðàäèàëüíîé ñèììåòðèè ïîëÿ.×èñëåííîå ìîäåëèðîâàíèå èìååòâûãîäíîå ïðåèìóùåñòâî ïåðåä ýêñïåðè 40p+, эксп.моделир.|p-|, эксп.ìåíòîì â òîì, ÷òî ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü 35ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííóþ ñòðóêòó 30ðó ïîëÿ ñðàçó âî âñåì ïðîñòðàíñòâå, 2520÷òî òðóäíî ðåàëèçîâàòü â ýêñïåðèìåí 15òå.
Íàèáîëüøèé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿþò 10ïðîñòðàíñòâåííûå ðàñïðåäåëåíèÿ ïè5-505 -505êîâîãî ïîëîæèòåëüíîãî äàâëåíèÿ p+,r, ммr, ммïîñêîëüêó îíî îòâåòñòâåííî çà ìåõàíè Ðèñ. 4.11. Ðàñïðåäåëåíèÿ ïèêîâûõ ïîëîæèòåëüíî÷åñêîå ïîâðåæäåíèå òêàíåé; ïèêîâîãî ãî p+ è îòðèöàòåëüíîãî p− äàâëåíèé â ôîêàëüîòðèöàòåëüíîãî äàâëåíèÿ p−, îïðåäå íîé îáëàñòè â äâóõ âçàèìíî ïåðïåíäèêóëÿðíûõëÿþùåãî êàâèòàöèîííûå ýôôåêòû, è íàïðàâëåíèÿõ.èíòåíñèâíîñòè I , îïðåäåëÿþùåé íàãðåâ.
Ïðîñòðàíñòâåííûå ðàñïðåäåëåíèÿ ýòèõ âåëè÷èí,ïîëó÷åííûå â ÷èñëåííîì ìîäåëèðîâàíèè, ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 4.12. Õîðîøî âèäíî, êàêîòëè÷àþòñÿ ôîêàëüíûå îáëàñòè âñåõ òð¼õ ðàñïðåäåëåíèé: ôîêàëüíàÿ îáëàñòü p+ èìååò âûòÿíóòóþ âäîëü îñè èçëó÷àòåëÿ ôîðìó è ëîêàëèçîâàíà ïðèìåðíî íà ãëóáèíå ôîêóñèðîâêåèçëó÷àòåëÿ F = 30 ìì; ôîêàëüíûå îáëàñòè |p−| è I øèðå â ïîïåðå÷íîì íàïðàâëåíèè, ÷åìôîêàëüíàÿ îáëàñòü p+, è óäàëåíû îò èçëó÷àòåëÿ íà ðàññòîÿíèå, ñîñòàâëÿþùåå ïðèìåðíîîäíó òðåòü îò ãëóáèíû ôîêóñèðîâêè F .×èñëåííîå ìîäåëèðîâàíèå ïðîâîäèëîñü â øèðîêîì äèàïàçîíå íà÷àëüíûõ àìïëèòóääàâëåíèÿ íà èñòî÷íèêå. Äëÿ ýòîãî ïðîôèëè äàâëåíèÿ â ãðàíè÷íîì óñëîâèè, ïîëó÷åííîìèç ýêñïåðèìåíòà, äîìíîæàëèñü íà êîýôôèöèåíòû â äèàïàçîíå îò 0.4 äî 2. Ðàñïðåäåëåíèÿr(а)-10r, ммизлучатель-200102052545(б)МПа6585(в)МПа2мДж/мм301520100.21050.1052545658500.35254565850Координата x вдоль оси излучателя, ммÐèñ.
4.12. Äâóìåðíûå ðàñïðåäåëåíèÿ ïèêîâîãî ïîëîæèòåëüíîãî äàâëåíèÿ (à), ïèêîâîãî îòðèöàòåëüíîãî äàâëåíèÿ (á) è èíòåíñèâíîñòè (â) ïîëÿ èçëó÷àòåëÿ Duolith SD1.97(а)3.5 p /pF032.5210p+6040p0 (МПа)20200-20253045x, мм65850.9pmax2010 0.1pmax0p5(б)40Давление, МПаДавление, МПа80область резкогоскачка давления12.212.4Время, мкс12.6Ðèñ. 4.13.
(à) Ðàñïðåäåëåíèÿ ïèêîâûõ ïîëîæèòåëüíîãî p+ è îòðèöàòåëüíîãî p− äàâëåíèéíà îñè èçëó÷àòåëÿ, ïîëó÷åííûå â ÷èñëåííîì ðàñ÷¼òå ïðè ðàçëè÷íûõ íà÷àëüíûõ äàâëåíèÿõíà èñòî÷íèêå. Êðàñíûå ðàñïðåäåëåíèÿ ñîîòâåòñòâóþò ãðàíè÷íîìó óñëîâèþ, ïîëó÷åííîìó ïîäàííûì ýêñïåðèìåíòà. Íà âíóòðåííåì ðèñóíêå ïîêàçàíà çàâèñèìîñòü êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿp+ â ôîêóñå èçëó÷àòåëÿ îò íà÷àëüíîãî äàâëåíèÿ íà èçëó÷àòåëå. (á) Ôðîíò âîëíû â ôîêóñåèçëó÷àòåëÿ.ïèêîâûõ ïîëîæèòåëüíîãî p+ è îòðèöàòåëüíîãî p− äàâëåíèé íà îñè èçëó÷àòåëÿ, ïîëó÷åííûå â ÷èñëåííîì ðàñ÷¼òå ïðè ðàçëè÷íûõ íà÷àëüíûõ äàâëåíèÿõ íà èñòî÷íèêå, ïîêàçàíûíà ðèñ.
4.13 (à). Óâåëè÷åíèå àìïëèòóäû äàâëåíèÿ íà èñòî÷íèêå ïðèâîäèò ê óñèëåíèþ ïðîÿâëåíèÿ íåëèíåéíûõ ýôôåêòîâ è ñäâèãó ôîêàëüíîé îáëàñòè p+ , âûçâàííîìó ñîâìåñòíûìâëèÿíèåì íåëèíåéíîé ðåôðàêöèè è íåëèíåéíîãî ïîãëîùåíèÿ, ÷òî óæå îáñóæäàëîñü ðàíååâ ãëàâå 3 (3.4) äëÿ ôîêóñèðîâàííûõ íåëèíåéíûõ èìïóëüñíûõ ïîëåé.  ðàññìàòðèâàåìîìçäåñü ñëó÷àå èçëó÷àòåëÿ Duolith SD1 ìàêñèìóì ïèêîâîãî ïîëîæèòåëüíîãî äàâëåíèÿ p+ïðè íèçêèõ àìïëèòóäàõ äàâëåíèÿ âîëíû íà èñòî÷íèêå (5-10 ÌÏà) äîñòèãàåòñÿ äî ãåîìåòðè÷åñêîãî ôîêóñà F (ìàêñèìóì p+ äîñòèãàåòñÿ ïðè x = 26 ìì ïðè p0 = 5 ÌÏà).
Ïî ìåðåóâåëè÷åíèÿ íà÷àëüíîãî äàâëåíèÿ ôîêàëüíàÿ îáëàñòü ñìåùàåòñÿ â ñòîðîíó îò èçëó÷àòåëÿçà ñ÷¼ò ïðîÿâëåíèÿ íåëèíåéíîé ðåôðàêöèè, à çàòåì, ïðè áîëåå âûñîêèõ óðîâíÿõ äàâëåíèÿ (>15 ÌÏà) ôîêàëüíàÿ îáëàñòü p+ âîçâðàùàåòñÿ îáðàòíî â ñòîðîíó ê èçëó÷àòåëþ.Èíòåðåñíî îòìåòèòü, ÷òî ïðè óðîâíÿõ äàâëåíèÿ, èñïîëüçóåìûõ â êëèíè÷åñêîé ïðàêòèêå,ôîêóñèðîâêà ïðîèñõîäèò ïðàêòè÷åñêè òî÷íî íà çàäàííóþ ýëåêòðîííûì îáðàçîì ãëóáèíóôîêóñèðîâêè F (ïîêàçàíî êðàñíûì öâåòîì).
Ëîêàëèçàöèÿ ôîêàëüíîé îáëàñòè ïèêîâîãî îòðèöàòåëüíîãî äàâëåíèÿ p− íå çàâèñèò îò óðîâíåé äàâëåíèÿ íà èçëó÷àòåëå (ðèñ. 4.13 (à)).Âàæíûì ìîìåíòîì â ïîíèìàíèè ìåõàíèçìîâ âîçäåéñòâèÿ ÝÓÂÒ íà áèîëîãè÷åñêóþòêàíü ÿâëÿåòñÿ âîïðîñ î ïðèñóòñòâèè óäàðíûõ ôðîíòîâ (èëè ðàçðûâîâ) â ïðîôèëÿõ äàâëåíèÿ èìïóëüñîâ. Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî ñàìî íàçâàíèå òåðàïèè ïðåäïîëàãàåò íàëè÷èå óäàðíîãîôðîíòà, â ðàáîòå Ð. Êëèâëàíäà [116] áûëî ïîêàçàíî, ÷òî ïîëå áàëëèñòè÷åñêîãî èçëó÷àòåëÿEMS Swiss Dolorclast Vet, ïðèìåíÿåìîãî â âåòåðèíàðíîé ïðàêòèêå ÝÓÂÒ, íå ñîäåðæèò íåòîëüêî óäàðíûõ ôðîíòîâ, íî äàæå ðåçêèõ ñêà÷êîâ äàâëåíèÿ.  ðàññìàòðèâàåìîì çäåñüñëó÷àå ýëåêòðîìàãíèòíîãî èçëó÷àòåëÿ Duolith SD1 íåëèíåéíûå ýôôåêòû ÿâëÿþòñÿ ñó98ùåñòâåííûìè, à ïðîôèëü èìïóëüñà â ôîêóñå (ðèñ.
4.10) ÿâëÿåòñÿ ïîõîæèì ïî ôîðìå íàïðîôèëü óäàðíî-âîëíîâîãî ïîëÿ ëèòîòðèïòåðà.Óäàðíûé ôðîíò îïðåäåëÿåò ìèíèìàëüíûé ïðîñòðàíñòâåííûé ìàñøòàá, íà êîòîðîìïðîèñõîäèò áèîëîãè÷åñêîå âîçäåéñòâèå óëüòðàçâóêà íà òêàíü. Åñëè ðàçìåð êëåòêè ïðåâûøàåò øèðèíó óäàðíîãî ôðîíòà, òî óäàðíûé ôðîíò ïðè ïðîõîæäåíèè ÷åðåç êëåòêó ìîæåòðàçîðâàòü å¼ ìåìáðàíó çà ñ÷¼ò ôîðìèðîâàíèÿ ñèëüíûõ ïðîñòðàíñòâåííûõ ãðàäèåíòîâ ïîëÿ. Åñëè æå øèðèíà ôðîíòà ïðåâûøàåò ðàçìåðû êëåòêè, òî ïðîõîæäåíèå óëüòðàçâóêîâîéâîëíû ëèøü ñîîáùèò êëåòêå óñêîðåíèå. Ñðåäíÿÿ âåëè÷èíà êëåòîê ó ÷åëîâåêà ñîñòàâëÿåò10-30 ìèêðîí, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò âðåìåííîìó ìàñøòàáó â ïðîôèëå äàâëåíèÿ âîëíû ïîðÿäêà1 íñ.
Îãðàíè÷åííîå âðåìåííîå ðàçðåøåíèå ãèäðîôîíà (2 íñ) íå ïîçâîëÿåò ïðîïèñàòü òîíêóþ ñòðóêòóðó ôðîíòà ïðè èçìåðåíèÿõ. Îäíàêî îòâåòèòü íà âîïðîñ î íàëè÷èè óäàðíîãîôðîíòà â ïðîôèëå ñèãíàëà ìîæíî ñ ïîìîùüþ ìåòîäîâ ÷èñëåííîãî ìîäåëèðîâàíèÿ.Íà ðèñ. 4.13 (á) ïîêàçàí ôðîíò âîëíû â ôîêóñå èçëó÷àòåëÿ, ïîëó÷åííûé â ÷èñëåííîìðàñ÷¼òå ïðè x = F = 30 ìì (ïîëíûé ïðîôèëü äàâëåíèÿ ïîêàçàí íà ðèñ. 4.10). Õîðîøîâèäíî, ÷òî îáëàñòè ðåçêîãî ñêà÷êà äàâëåíèÿ, ïîòåíöèàëüíî ñîäåðæàùåé óäàðíûé ôðîíò,ïðåäøåñòâóåò ïîëîãèé ïüåäåñòàë. Êëàññè÷åñêîå îïðåäåëåíèå óäàðíîãî ôðîíòà îïðåäåëÿåòåãî äëèòåëüíîñòü τrt ïî óðîâíÿì îò 10% äî 90% îò àìïëèòóäû ðàçðûâà As, à ñàì óäàðíûéôðîíò îïèñûâàåò ñòàöèîíàðíûì ðåøåíèåì óðàâíåíèÿ Áþðãåðñà [125]:Asp(τ ) =21 + tanhεAsτ2bAs=2 τ,1 + tanhτ0(4.2)Производная, МПа/нсДавление, МПаãäå τ âðåìÿ â áåãóùåé ñèñòåìå êîîðäèíàò, ε è b êîýôôèöèåíòû íåëèíåéíîñòè è òåðìîâÿçêîãî ïîãëîùåíèÿ ñðåäû, ñîîòâåòñòâåííî, τ0 = 2b/εAs.Íà ðèñ.
4.13 (á) ïîêàçàíà îáëàñòü ôðîíòà, ñîîòâåòñòâóþùàÿ ïåðåïàäó äàâëåíèÿ îò 10% äî 90%. Âèäíî, ÷òî ýòà îáëàñòü 45ñîäåðæèò ïîëîãóþ ÷àñòü ïðîôèëÿ, è ïîýòîìó ïðèìåíåíèå êëàñ 35 25 МПаñè÷åñêîãî îïðåäåëåíèÿ óäàðíîãî ôðîíòà â äàííîì ñëó÷àå áû 25ëî áû íåêîððåêòíûì. Äëÿ ó÷¼òà òîëüêî ðåçêîãî ñêà÷êà äàâëå 15íèÿ îïðåäåëåíèå óäàðíîãî ôðîíòà óäîáíåå ââîäèòü ÷åðåç ïðî 5èçâîäíóþ îò ïðîôèëÿ äàâëåíèÿ. Ïåðåïàäó äàâëåíèÿ îò 0.1Asäî 0.9As êâàçèñòàöèîíàðíîãî óäàðíîãî ôðîíòà, îïèñûâàåìîãî (4.2), ñîîòâåòñòâóåò èçìåíåíèå çíà÷åíèé ôóíêöèè tanh îò−0.8 äî 0.8 è τrt = 2.2τ0 .
Ïðîèçâîäíàÿ ïî âðåìåíè îò (4.2) ðàâíà ∂p/∂τ = As/2τ0 ·cosh−2(τ /τ0) = As/2τ0 ·(1−tanh2(τ /τ0)). ÏðèВремя, нсçíà÷åíèÿõ tanh = ±0.8 çíà÷åíèå ïðîèçâîäíîé ñîñòàâëÿåò 0.36 Ðèñ. 4.14. Îïðåäåëåíèåîò ìàêñèìóìà ïðîèçâîäíîé. Òàêèì îáðàçîì, îïðåäåëåíèÿ äëè äëèòåëüíîñòè ôðîíòàòåëüíîñòè τrt êâàçèñòàöèîíàðíîãî óäàðíîãî ôðîíòà, îïèñûâà ïî óðîâíþ 0.36 îò ìàêåìîãî (4.2), ïî óðîâíÿì îò 0.1As äî 0.9As â ïðîôèëå äàâëåíèÿ ñèìóìà ïðîèçâîäíîé.99èëè ïî øèðèíå óðîâíÿ 0.36 îò ìàêñèìóìà ïðîèçâîäíîé ïðîôèëÿ, ÿâëÿþòñÿ ðàâíîçíà÷íûìè.Êðóòèçíà ôðîíòà, îïèñûâàåìîãî ñòàöèîíàðíûì ðåøåíèåì (4.2) óðàâíåíèÿ Áþðãåðñà, îïðåäåëÿåòñÿ ñîâìåñòíûì âëèÿíèåì íåëèíåéíûõ ýôôåêòîâ, ïðèâîäÿùèõ ê óêðó÷åíèþôðîíòà, è òåðìîâÿçêîãî ïîãëîùåíèÿ, ñãëàæèâàþùåãî ôðîíò.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
