基于聚焦冲击波在液滴内相位移产生的空化
流体动力学
2026-03-27 v2
摘要
液体和软组织中的局部空化，通常由高幅度超声波的稀释相位启动，被用于several biomedical applications such as ablation techniques and drug delivery with vaporizing agents。然而，为避免针对目标区域之外的不需要气泡活动而采取的安全措施限制了最大允许峰值稀释压力的上限，这反过来又可能阻碍这些技术的治疗效果。本研究表明，纯压缩性冲击波可在直径小于1毫米的二氟六烷液滴内产生局部负压并启动空化，无需外部施加稀释波。识别出 Gouy 相位移作为将正压力转换为张力的物理机制，并通过数值仿真和直接实验测量证明了其发生。将受空化影响的区域与经典核散射理论预测的区域进行比较，显示出均匀核散射作为气泡形成背后的机制。所呈现的发现为冲击波传播的物理学提供了宝贵的见解，这可以激发开发新型声学驱动策略以产生空化，从而在目标区域之外减少负压，提高医学治疗的安全性和精确度。
引用
@article{arxiv.2603.19990,
title = {Cavitation by phase shift of focused shock waves inside a droplet},
author = {Samuele Fiorini and Guillaume T. Bokman and Anunay Prasanna and Stefanos Nikolaou and Sayaka Ichihara and Bratislav Lukić and Alexander Rack and Yoshiyuki Tagawa and Outi Supponen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.19990},
year = {2026}
}