球形空化泡溃灭时的能量分配

球形溃灭的空化泡会产生激波，随后出现反弹泡。本文对反弹泡与激波之间的能量分配进行了系统研究。我们在微重力环境下产生了高度球形的空化泡，从而抑制了原本会破坏气泡球对称性的浮力压力梯度。我们测量了反弹泡的半径，并估算了作为初始气泡半径 (2-5.6 mm) 和液体压力 (10-80 kPa) 函数的激波能量。这些测量揭示了反弹与激波之间能量分配对压力的系统性依赖关系。我们证明，这些观测结果与一个物理模型相符，该模型依赖于液体压缩性的一阶近似以及对气泡内不可凝气体的绝热处理。利用该模型，我们发现反弹与激波之间的能量分配由单个无量纲参数 $\xi = \Delta p\gamma^6/[{p_{g0}}^{1/\gamma} (\rho c^2)^{1-1/\gamma}]$ 决定，其中 $\Delta p=p_\infty-p_v$ 为驱动压力，$p_{\infty}$ 为液体中的静压力，$p_v$ 为蒸气压，$p_{g0}$ 为气泡最大半径时不可凝气体的压力，$\gamma$ 为不可凝气体的绝热指数，$\rho$ 为液体密度，$c$ 为液体中的声速。