本文基于高频超声激发空化泡的试验与干涉仪形貌分析，使用反向工程与球形压痕类比，量化了单个空化泡坍塌产生的水动力冲击压与微射流速度，并发现坑面变形面积（由深度和半径的直角斜边表征）与冲击压力呈高度线性相关；大多数冲击压力集中在0.4–1 GPa，对应微射流速度约200–700 m/s，为空化冲蚀机理建模提供了可量化的强度标尺 [page::0][page::8]
本研究通过20 kHz超声场下的线性扫描伏安与高速成像，系统揭示超声如何通过促进气泡振荡、聚集/合并与快速移除，显著降低电极表面气泡的临界直径（58.0→15.9 μm）、停留时间（533→118 ms），使平均气泡直径从71.8 μm降为17.0 μm，并使电极表面气泡覆盖率从8.3%降至1%，从而在不同NaOH浓度下将电流密度分别提高约9.0%、5.9%和2.8%，提高水电解效率 [page::1][page::7][page::8].
本文通过38.5 kHz超声和高速成像，系统实验研究了盲孔与通孔中声致空化气泡的生成、振荡、塌陷与空间分布，发现超声可在<1 s内移除孔内被困气体，气泡行为受孔径与液体性质影响且可在单个声周期内置换孔内高达约20%液体体积，改变超声功率能将空化活性从孔口位移至孔内中心/内端，从而实现对孔内空化分布的空间控制 [page::0][page::5][page::10]
本报告提出并应用了“全反射阴影测厚（TIR shadowmetry）”技术，在高达480 kHz的时分辨率下定量测量激光诱导空化气泡在靠近固体表面时底部液膜的时间演化，结果表明在首次塌缩之前气泡与固体之间始终存在液膜，最低厚度约为5 μm（随归一化距离γ增大可达≈40 μm），并给出最小厚度与γ的经验拟合关系，这对于理解喷射冲击、表面加热与超声清洗等过程有重要影响 [page::9][page::10].
本论文基于高帧率成像实验系统，系统研究了20–50 kHz超声场下五类典型声空化结构（锥形气泡结构、smoker、声学Lichtenberg图、尾随气泡结构与射流诱导结构）的生成机理、气泡核源与相互转化规律，并提出通过调节辐射面振型、驻波/反射面位置与人工植入核源可有效控制结构分布；当局部声压幅值跨越临界值 P0 时，Bjerknes 力方向翻转是结构形成的关键（试验中观测到的临界幅值显著高于文献常值）[page::6][page::9]
本章系统综述了声学（超声/兆声）清洗的原理、作用机制（空化与声流）、主要参数（频率、功率、溶液及溶解气体等）及其在微电子（晶圆/EUV掩膜）、医疗、海洋、生物和膜分离等行业的应用与优势；文献与图表表明：在微米及亚微米颗粒去除方面，兆声清洗在常见条件下显著优于传统旋洗/喷淋方法，并且合适的化学配方（如稀释SC‑1）与气含量可将颗粒去除效率提高到接近100%[page::1][page::38][page::40]。
本文基于实验与CFD数值模拟，研究了20–500kHz功率超声在圆柱反应器中诱发的空化、自由液面变形与流体动力学效应，建立了声压场与空化活动（机械侵蚀与化学发光）之间的直接对应关系；揭示液面形变会显著聚焦声场、放大局部压力（实例中有从≈300Pa增至≈4500Pa的情况），并通过时间平均得到的非线性项计算得到声流，与热对流叠加后可较好地再现气泡轨迹与行为 [page::0][page::1][page::2][page::3]
本研究构建可控的单气泡激发与同步超高速成像实验，系统比较不同粘度液体中单声学空化泡（SACB）的动力学与对纳米级金层的去除效率，发现随粘度升高液射流速度和塌缩提前延长，清洗机制在高粘度以泡-壁间边界层流（Laplace压力）与声波作用为主，而在低粘度以液射流冲击并引发环涡径向扩展为主，表面清洗效率（SCE）对粘度敏感且存在清洗效率与基底损伤的权衡 [page::8][page::9]
本文通过水下低压放电诱导空化泡，并结合高速摄影与瞬态压力测试与超声振动空化侵蚀试验，系统研究了液体粘度对空化泡收缩特性、微射流速度与壁面冲击强度的影响，结果表明：增加粘度会延长收缩时长、增大最小收缩半径、显著抑制微射流速度并降低第一次塌陷对壁面的冲击压力，从而在宏观上减小材料的空化侵蚀量 [page::4][page::5][page::7].
本研究通过低电压火花放电诱导空化气泡，结合高速摄影与瞬态压力量测，系统量化了不同无量纲距离γ下气泡首次塌缩与再塌缩对壁面冲击峰值的影响，发现可将气泡塌缩影响分为主冲击区、次冲击区与缓释区，并给出关键临界γ区间（γ<1.33、1.33~2.37、γ>2.37）的区分规律，为防蚀和利用空化冲击提供了定量依据 [page::1][page::11].
本实验在56–96 kPa 的低环境压下，用低压放电产生气蚀泡并结合高速成像与高频压力传感器系统，系统研究了低压对气蚀泡膨胀/坍塌、冲击波强度与微射流特性的影响。结果表明：随着环境压降低，泡最大半径和坍塌周期增长，而初次坍塌产生的冲击波峰压及其占总机械能的比重下降；靠近刚性壁面时，微射流最大速度及撞击速度均随环境压下降而显著减小，且不同压强下微射流最大/撞击速度均在γ≈0.8附近达到峰值 [page::0][page::10].
本文以火花诱导空化气泡实验与高速摄影及压电传感测压相结合的方式，系统研究颗粒形状δ与气泡—颗粒相对距离φ对塌缩冲击波形态（是否分层）及强度（峰值与能量）的影响，发现当φ<1.34e^{-0.10δ} 时会出现水锤波与回弹爆破波的时空分离导致冲击波分层，并且颗粒对冲击波的衰减随δ增大而减小，该结论由临界曲线与一系列压强/能量测量支持 [page::12][page::5].
本研究通过高速度摄影、schlieren 光路和高频压力量测，系统研究了液体黏度对空化气泡塌缩冲击波的演化、冲击时程及能量衰减规律，发现随黏度增加冲击波波前增厚、冲击时程延长且压力峰与距离间呈 Pmax ∝ a L^b 关系且 b 随黏度增大而减小；同时冲击波能量对比最大机械能的比值随黏度上升而下降，而回弹泡的机械能比值上升，表明能量从首次塌缩冲击向回弹过程再分配 [page::9].
本文通过高倍高速成像与图像处理，实验研究了不同润湿性（石英、丙烯酸玻璃、特氟隆）固体表面在40 kHz超声作用下气泡的生成、共合与表面选择性附着，发现疏水表面（特氟隆）上气泡稳定附着并覆盖面积迅速按近线性增长后饱和，而亲水表面（石英）气泡趋于在驻波节点振荡并上升，丙烯酸处于两者间的中间行为；水中溶解气体浓度显著影响簇状气泡形成与覆盖动态，长时间脱气会抑制簇的形成 [page::0][page::4][page::5].
本研究通过可控微流注射与同步高速显微摄影，系统实验考察了初始半径 R0 与归一化停距 γ 对低频超声场中单个气泡靠壁演化、塌缩时间与液射流速度的影响。结果表明：在给定激励功率下存在最优初始半径（约25 μm）与最优归一化停距（γ≈2.00），此时气泡塌缩最早且首射流速度最大，从而使声致空化强度达到峰值，这一结论由塌缩时间曲线和首射流速度曲线支撑 [page::8].
本文基于纳秒激光激发空化气泡的高时分辨实验，系统研究了气泡的冲击波与液体微射流演化过程及其对1060铝合金表面的强化机制，发现表面残余应力的符号与大小随无量纲距离参数γ显著变化：当γ≈0.5时以等离子体冲击为主导致明显腐蚀与压应力；γ≈1.5时以气泡微射流为主获得最佳压应力改善；γ≈2.0附近出现卸载/拉应力趋势，但在γ≈2.5由于重复冲击可再次产生压应力，这些结论由残余应力-γ曲线及表面形貌和三维剖面直接支持 [page::3][page::4]
本综述系统回顾了微纳米气泡（MNBs）表面清洗的物理与化学机制、常见制备方法、在金属件、精密件、文物与食品清洁中的典型应用、与超声耦合强化清洗的效果以及清洗效果的表征手段，指出MNBs可通过气泡破裂产生的微射流和活性氧自由基实现高效、低化学添加的绿色清洗，但清洗量化评估、数值模拟与自由基生成机制仍需深入研究 [page::1].
本研究通过可压缩VOF数值模拟（OpenFOAM）研究多气泡体系中声幕（acoustic wake）对空化气泡振幅的影响，发现被周围气泡“遮蔽”后中心气泡的最小腔压、最大等效半径与相应的时间延迟均随新引入的“cover ratio”线性增加，表明cover ratio可定量评估多气泡体系中振幅放大效应与塌缩强度 [page::0][page::9].
本文为超声与传热耦合的综述，系统回顾了声流、声空化等超声诱发效应对传热（尤其对对流和沸腾）的增强机理与实验/数值证据，并指出文献主要集中在15–60 kHz的低频功率超声，实测对流系数可提升数倍到数十倍，且在换热器应用中可同时改善换热效率与抗污垢能力 [page::12].
本文提出并验证了基于热力学能量平衡的模型，解释超声（≈20 kHz）如何通过振动驱动力与接触角滞后效应降低三相体系的接触角，并通过实验（蒸馏水、乙二醇、甘油）对模型进行了标定与阻尼校正；能量比较显示，超声实现同等接触角下降所需能量远低于加热（约低7~8个数量级），与表面活性剂的化学能量同量级但不产生永久化学改变，适合就地、可逆调控湿润性 [page::2][page::5][page::6][page::7][page::8]
