林宸煜,張光學(xué),馬振方,王進(jìn)卿,顧海林,袁定琨
(中國(guó)計(jì)量大學(xué)能源工程研究所,浙江 杭州 310018)
聲波團(tuán)聚是一種利用高強(qiáng)聲場(chǎng)快速有效消除氣溶膠的技術(shù),顆粒在聲波作用下發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),隨后在范德華力的作用下進(jìn)行團(tuán)聚,小顆粒相互黏附在一起形成粒徑較大的顆粒,顆粒數(shù)目減少[1]。該現(xiàn)象在1931年首次被發(fā)現(xiàn)[2],但直到最近幾十年,隨著環(huán)保要求的提高,聲波團(tuán)聚研究重新受到重視[3-5]。目前常規(guī)的除塵方式不能有效去除煙氣中的超細(xì)顆粒物,聲波團(tuán)聚可使細(xì)顆粒物發(fā)生團(tuán)聚,從而達(dá)到良好的除塵效果[6]。聲波團(tuán)聚技術(shù)具有成本低、方案簡(jiǎn)單、起效迅速等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的技術(shù)之一,在消煙、除霧、除塵等方面均呈現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景[7-8]。
國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者已對(duì)聲波團(tuán)聚進(jìn)行了各方面的研究,其中陳厚濤等[4]在頻率為1 kHz的聲波條件下,發(fā)現(xiàn)聲波團(tuán)聚對(duì)燃煤飛灰的脫除效率能達(dá)到60%以上。張光學(xué)等[7]發(fā)現(xiàn)聲波團(tuán)聚對(duì)超細(xì)液滴具有很強(qiáng)的消除效果,能在數(shù)秒內(nèi)使液滴的質(zhì)量濃度減少99%左右。王潔等[6]利用在聲波團(tuán)聚中添加石灰種子顆粒的方法,使燃煤飛灰顆粒的最佳團(tuán)聚效率達(dá)到71%左右。Manoucheri等[9]采用19.6 kHz的駐波聲場(chǎng)對(duì)炭黑氣溶膠進(jìn)行聲波團(tuán)聚,發(fā)現(xiàn)顆粒的數(shù)目大幅減少,并形成了超過4 μm的團(tuán)聚體。Komarov等[10]利用低頻聲波對(duì)粒徑分布介于0.1~80 μm之間的Zn細(xì)顆粒進(jìn)行聲波團(tuán)聚實(shí)驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)顆粒數(shù)目減少約60%。
聲波團(tuán)聚機(jī)理十分復(fù)雜,目前學(xué)術(shù)界提出的主要機(jī)理包括同向團(tuán)聚作用與流體力學(xué)作用。這些機(jī)理都是從微觀角度來描述氣溶膠的受力和運(yùn)動(dòng),即聲場(chǎng)被視為平面波,顆粒物以來回震蕩為主,忽略流場(chǎng)的宏觀運(yùn)動(dòng)。然而,這不足以準(zhǔn)確描述顆粒團(tuán)聚過程。
目前聲波團(tuán)聚理論體系中并無宏觀角度的研究,也沒有學(xué)者提出這方面的理論假設(shè)。本文首次提出了聲流和聲渦作為團(tuán)聚機(jī)理的觀點(diǎn),擴(kuò)展了聲波團(tuán)聚機(jī)理,并進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)試,研究結(jié)果為了解顆粒聲波團(tuán)聚的原理提供重要參考。
1.1.1 同向團(tuán)聚機(jī)理
同向團(tuán)聚機(jī)理[11]的主要依據(jù)是不同粒徑的顆粒在聲場(chǎng)中被聲波帶動(dòng)的程度不同,大顆粒的慣性較大不容易被聲波挾帶,而小顆粒則容易隨聲波發(fā)生振動(dòng),兩者之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)并碰撞,進(jìn)一步團(tuán)聚成更大粒徑的顆粒,顆粒總數(shù)目減少。
學(xué)者普遍認(rèn)為該理論是聲波團(tuán)聚機(jī)理最重要的部分,但同向團(tuán)聚機(jī)理存在著一些缺陷,例如根據(jù)該理論單分散相氣溶膠不會(huì)發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象,這與實(shí)際實(shí)驗(yàn)情況不符[11]。因此,該機(jī)理并不能完全解釋聲波團(tuán)聚作用。
1.1.2 流體力學(xué)作用機(jī)理
流體力學(xué)作用理論是基于顆粒與介質(zhì)間的黏性作用,主要有共輻射壓、共散射和聲波尾流三種作用模式,該機(jī)理可以很好地解釋單分散相氣溶膠聲波團(tuán)聚現(xiàn)象的發(fā)生[12]。
共輻射壓作用與共散射作用都是基于聲波的二次效應(yīng),其中共輻射壓作用需要粒子在十分靠近時(shí)才能體現(xiàn)其作用。Gonzalez等[13]在實(shí)驗(yàn)中顯示了該效應(yīng)存在著“虛假團(tuán)聚”的情況,并不能作為團(tuán)聚機(jī)理。共散射作用在Song等[14]的聲波數(shù)值改進(jìn)模型中,被發(fā)現(xiàn)對(duì)低頻或小顆粒而言影響很小,而Hoffman等[15]在理論計(jì)算中證實(shí)了共散射作用在聲波團(tuán)聚中是微不足道的,可以忽略不計(jì)。
與上述兩種機(jī)理相比,聲波尾流效應(yīng)是較為成熟的一種機(jī)理。聲波尾流效應(yīng)模型由Dianov等[16]提出,該理論是根據(jù)Oseen流動(dòng)條件下粒子周圍的流場(chǎng)不對(duì)稱所建立的,即當(dāng)兩個(gè)前后相鄰的粒子處在聲場(chǎng)中受到聲波的擾動(dòng)而發(fā)生運(yùn)動(dòng)時(shí),前面粒子會(huì)在其身后形成低壓尾流區(qū)域,而后面的粒子處于該區(qū)域中,運(yùn)動(dòng)所受的阻力減小,速度隨之增大,兩粒子相互靠近。在聲波的下半個(gè)周期中,兩者間的地位發(fā)生互換,但是依然表現(xiàn)出相互接近的趨勢(shì),兩粒子在經(jīng)過幾個(gè)周期后發(fā)生碰撞并團(tuán)聚。
1.1.3 現(xiàn)有機(jī)理存在的不足
除上述兩種主要的聲波團(tuán)聚機(jī)理外,學(xué)者提出的機(jī)理還包括布朗團(tuán)聚[17]、聲致湍流[18]等作用。但是現(xiàn)有機(jī)理都存在著不足之處,其中同向團(tuán)聚作用與聲波尾流作用都是建立在聲波振動(dòng)的觀點(diǎn)上的,布朗團(tuán)聚建立在分子熱運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上,這是僅從微觀角度來說明氣溶膠發(fā)生聲波團(tuán)聚的情況,未考慮氣溶膠的宏觀運(yùn)動(dòng)。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)在高強(qiáng)聲波作用下,團(tuán)聚室中的聲流會(huì)對(duì)氣溶膠產(chǎn)生宏觀作用,有時(shí)聲流速度能達(dá)到數(shù)米每秒,并且在高強(qiáng)聲場(chǎng)中還會(huì)產(chǎn)生聲渦,因此有必要對(duì)這兩種現(xiàn)象進(jìn)行研究。
當(dāng)介質(zhì)受強(qiáng)聲波作用時(shí),會(huì)產(chǎn)生一種非周期性的平穩(wěn)流動(dòng)過程,這種流動(dòng)過程稱為聲流[19]。Rayleigh[20]首先對(duì)Kundt管中的聲流現(xiàn)象進(jìn)行了理論分析,為聲流問題的研究建立了基礎(chǔ)。Mitome[21]經(jīng)過理論分析與實(shí)驗(yàn)后,提出聲流現(xiàn)象與聲場(chǎng)的空間不均勻性及流體的黏滯力有關(guān)。聲流由于其所攜帶聲波能量的特性被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、粒子操控以及清潔環(huán)保上。
聲渦是一種具有螺旋形相位位錯(cuò)的渦旋場(chǎng),是聲波在特定情況下形成的帶有軌道角動(dòng)量的一種渦旋[22]。自Lighthil[23]最早提出流體聲學(xué)機(jī)理方程以來,眾多學(xué)者對(duì)旋渦與聲波以及湍流間的相互作用進(jìn)行研究,其中Powell[24]通過引入渦量將渦與聲用數(shù)學(xué)方法聯(lián)系在了一起,并在隨后的實(shí)驗(yàn)中揭示出了聲波與聲渦間存在著能量轉(zhuǎn)換,聲渦是聲波在流場(chǎng)中的主要表現(xiàn)形式之一。
聲流與聲渦均是由流場(chǎng)中聲波的非線性效應(yīng)產(chǎn)生的,值得注意的是兩者是同時(shí)存在并發(fā)生作用的,均能使能量發(fā)生傳遞,在聲波團(tuán)聚中發(fā)揮著重要的作用,其中聲流所產(chǎn)生的切應(yīng)力促使粒子發(fā)生碰撞團(tuán)聚,而聲渦攜帶的聲學(xué)軌道角動(dòng)量作用于粒子,促進(jìn)聲波氣溶膠發(fā)生旋轉(zhuǎn)與集聚。
聲波團(tuán)聚實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖1所示,由團(tuán)聚室、聲源系統(tǒng)、聲測(cè)量系統(tǒng)、激光測(cè)試系統(tǒng)、氣溶膠發(fā)生系統(tǒng)、聲流測(cè)試系統(tǒng)及粒子圖像測(cè)試系統(tǒng)組成。
圖1 試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖Fig.1 Schematic diagram of experimental set-up
團(tuán)聚室是聲波團(tuán)聚的主要場(chǎng)所,由內(nèi)徑100 mm、高度300 mm的玻璃管制成。實(shí)驗(yàn)時(shí)由信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生正弦信號(hào)經(jīng)過功率放大器放大,進(jìn)入驅(qū)動(dòng)式壓縮器后產(chǎn)生聲波并經(jīng)由號(hào)角輸入團(tuán)聚室內(nèi),利用型號(hào)為AWA5661的聲級(jí)計(jì)對(duì)聲壓級(jí)進(jìn)行測(cè)量。通過調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器及功率放大器可實(shí)現(xiàn)聲波頻率和聲壓級(jí)連續(xù)可調(diào)。
聲流測(cè)試系統(tǒng)由聲源系統(tǒng)與熱線風(fēng)速儀組成,熱線風(fēng)速儀可對(duì)團(tuán)聚室內(nèi)的聲流速度進(jìn)行測(cè)量[25],實(shí)驗(yàn)過程中通過調(diào)整信號(hào)發(fā)生器與功率放大器的參數(shù)以及熱線風(fēng)速儀在團(tuán)聚室中的位置,可測(cè)得改變頻率、聲壓級(jí)以及團(tuán)聚室內(nèi)不同空間位置時(shí)的聲流速度變化。
粒子圖像測(cè)速系統(tǒng)(Particle Image Velocimetry,PIV)的主要原理是利用工業(yè)相機(jī)在連續(xù)時(shí)刻內(nèi)拍攝及記錄示蹤粒子的位置,之后由計(jì)算機(jī)的圖像處理系統(tǒng)得到示蹤粒子的速度,并通過對(duì)大量粒子的速度分析得到流體速度場(chǎng)。
實(shí)驗(yàn)時(shí)將團(tuán)聚室垂直放置,采用的示蹤粒子粒徑大小范圍為1~10 μm,跟隨性較好,線狀激光光源在團(tuán)聚室中形成散射平面,工業(yè)相機(jī)放置于團(tuán)聚室正上方,拍攝到的圖像即為示蹤粒子平面。依次改變聲波的頻率、聲壓級(jí)和測(cè)點(diǎn)位置,觀察流場(chǎng)中聲渦及示蹤粒子的微團(tuán)大小變化,得到聲渦對(duì)團(tuán)聚效果的影響。
測(cè)試氣溶膠由水和丙三醇的混合物為原料,經(jīng)由熱霧機(jī)生成高溫蒸汽之后在環(huán)境中冷凝形成,隨后通過真空泵導(dǎo)入到團(tuán)聚室中。利用 FA-3撞擊式氣溶膠采樣儀測(cè)量液滴的初始粒徑分布,這是一種基于慣性撞擊原理的多級(jí)多孔聯(lián)級(jí)式撞擊器。當(dāng)氣溶膠以一定的速度流經(jīng)收集板時(shí),不同粒徑的液滴顆粒慣性不同,大顆粒被收集板收集,小顆粒氣流跟隨性較好,進(jìn)入下一級(jí)。FA-3型氣溶膠采樣儀分為8級(jí),粒徑測(cè)量范圍為0.4~10 μm。測(cè)量的結(jié)果如圖2所示,顆粒的粒徑分布特點(diǎn)通常利用幾何分布加以描述,即dN/d(lg d)隨lgd的變化,其中d表示顆粒直徑。d是液滴顆粒的粒徑;N是顆粒數(shù)目濃度,dN表示單位體積內(nèi)尺寸為lgd到lg d+d(lg d)之間的顆粒數(shù)目,且由于顆粒粒徑分布范圍較廣,一般使用對(duì)數(shù)坐標(biāo)??梢姶蟛糠忠旱蔚牧叫∮?.5 μm,線性平均粒徑約為1.0 μm。
圖2 氣溶膠初始粒徑分布Fig.2 Initial particle size distribution of aerosol droplets
團(tuán)聚室內(nèi)的液滴實(shí)時(shí)濃度測(cè)量由激光測(cè)試系統(tǒng)完成,光源是波長(zhǎng)為650 nm、功率為30 mW的點(diǎn)狀激光光源,感光系統(tǒng)為量程40 mW的激光功率計(jì),其采樣頻率可達(dá)2次·s-1,可實(shí)時(shí)采集通過團(tuán)聚室的激光強(qiáng)度,經(jīng)過轉(zhuǎn)換后得到氣溶膠的透光率與體積質(zhì)量濃度。
氣溶膠的實(shí)時(shí)透光率由式(1)得出:
式中:Tt為t時(shí)刻時(shí)氣溶膠透光率;It為t時(shí)刻透過氣溶膠的激光光強(qiáng);It=0s為團(tuán)聚室內(nèi)無氣溶膠時(shí)的激光光強(qiáng)(mW)。
實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),氣溶膠初始透光率接近0,無聲波作用時(shí)團(tuán)聚室內(nèi)的氣溶膠能維持較長(zhǎng)時(shí)間不發(fā)生消散。在高強(qiáng)聲波作用下,氣溶膠發(fā)生團(tuán)聚,顆粒數(shù)目減少,透光率提高。這時(shí)團(tuán)聚室內(nèi)氣溶膠的體積濃度,可根據(jù)Manoucheri等[9]給出的氣溶膠透光率與體積分?jǐn)?shù)關(guān)系式得出:
式中:Vt為聲波作用t時(shí)刻團(tuán)聚室內(nèi)液滴的體積分?jǐn)?shù);Vt=0s為初始時(shí)液滴顆粒的體積分?jǐn)?shù);Tt=0s為團(tuán)聚室內(nèi)初始透光率。
3.1.1 不同頻率下的聲流速度
圖3為不同頻率下團(tuán)聚室內(nèi)的聲流速度,實(shí)驗(yàn)中分別保持聲壓級(jí)為135、138、140 dB,熱線風(fēng)速儀放置在團(tuán)聚室中的波腹位置并固定。由圖3可見,在0~1 kHz時(shí)聲流速度出現(xiàn)了兩個(gè)峰值,在5 kHz附近也出現(xiàn)了峰值,這說明在低頻與高頻時(shí)聲流速度都較大。
圖3 頻率與聲流速度之間的關(guān)系Fig.3 The relationship between frequency and acoustic streaming velocity
在聲波團(tuán)聚的實(shí)驗(yàn)中頻率對(duì)團(tuán)聚效果同樣也有影響,圖4是聲壓級(jí)為148 dB時(shí),液滴氣溶膠濃度在不同頻率條件下的變化規(guī)律,其中Mt為聲波作用t后的液滴質(zhì)量濃度,Mt=0s為初始液滴質(zhì)量濃度。由圖4可見,當(dāng)頻率為6 kHz時(shí)聲波團(tuán)聚效果最好、團(tuán)聚速度最快,而頻率為1 kHz時(shí)雖然前期效果不是很理想,但是最終達(dá)到了較好的團(tuán)聚效果。
圖4 不同頻率時(shí)液滴氣溶膠濃度變化Fig.4 Temporal evolution of aerosol concentration at different frequencies
圖5為不同頻率下聲波團(tuán)聚效率的比較圖,定義聲波團(tuán)聚10 s時(shí)氣溶膠質(zhì)量濃度減少的百分比為團(tuán)聚效率ηt=10s,ηt=10s可由下列公式計(jì)算得到:
圖5 頻率與聲波團(tuán)聚效率的關(guān)系Fig.5 The relationship between frequency and acoustic agglomeration efficiency
式中:Mt=10s是液滴氣溶膠在聲波作用10 s后的質(zhì)量濃度;Mt=0s為初始液滴質(zhì)量濃度。
圖5表明,在聲波作用10 s后,團(tuán)聚效率在1.5 kHz低頻與6 kHz高頻條件下出現(xiàn)了兩個(gè)峰值,圖3中低頻與高頻同樣也出現(xiàn)了速度峰值的情況。分析認(rèn)為,低頻時(shí)由于頻率較低,聲振速與聲波振幅較大,此時(shí)聲流現(xiàn)象較為顯著,聲流所產(chǎn)生的切向力使得氣溶膠粒子發(fā)生運(yùn)動(dòng)碰撞團(tuán)聚;隨著頻率的提高,聲流作用開始減弱,聲渦對(duì)氣溶膠粒子的團(tuán)聚效果開始增強(qiáng),并在高頻聲波條件下占主導(dǎo)作用。
3.1.2 聲壓級(jí)的影響
圖6是保持團(tuán)聚室內(nèi)頻率分別為0.4、0.8、5.0 kHz不變時(shí),改變聲壓級(jí)測(cè)得的聲流速度。如圖6所示,聲流速度隨聲壓級(jí)的提高而增大,且高頻條件下聲流速度增加得更快,頻率為5 kHz、聲壓級(jí)為142 dB時(shí)聲流速度甚至能達(dá)到5 m·s-1,這是由于隨著聲壓級(jí)的提高,聲波所攜帶的能量也越大,并且?guī)缀跛械奈墨I(xiàn)中都表明當(dāng)聲壓級(jí)越大時(shí),聲波團(tuán)聚的效果也越好,聲流現(xiàn)象亦是如此。
圖6 聲流速度與聲壓級(jí)之間的關(guān)系Fig.6 Relationship between acoustic streaming velocity and sound pressure level
3.1.3 聲場(chǎng)不同位置的影響
圖7是聲波頻率為5 kHz、聲壓級(jí)為148 dB時(shí),改變熱線風(fēng)速儀在團(tuán)聚室中的垂直距離時(shí)所測(cè)得的聲流速度,λ為波長(zhǎng)。由圖7可見,在波腹處的聲流速度最大。并且在實(shí)驗(yàn)中觀察到顆粒在波腹的團(tuán)聚速度較快,顆粒數(shù)較少,而波節(jié)團(tuán)聚速度慢,表現(xiàn)為顆粒數(shù)多于波腹。
圖7 聲場(chǎng)中不同位置處的聲流速度Fig.7 Acoustic streaming velocities at different positions in sound field
3.2.1 不同頻率下的聲渦
如圖8所示是在聲壓級(jí)均為135 dB,頻率分別在 1、3、5、7 kHz的條件下,團(tuán)聚室內(nèi)的速度場(chǎng)情況。整體而言,團(tuán)聚室內(nèi)流場(chǎng)在各頻率聲波作用下均出現(xiàn)不同程度的擾動(dòng),空氣介質(zhì)產(chǎn)生的軌道角動(dòng)量將能量傳遞給顆粒使其發(fā)生旋轉(zhuǎn)。在1 kHz低頻時(shí),整個(gè)視窗內(nèi)的顆粒總體速度較小,在1 m·s-1左右,形成的渦旋相位分布半徑較大,顆粒大部分做半徑較大的圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)頻率升高時(shí),整個(gè)視窗內(nèi)的顆粒整體速度逐漸提高,聲渦現(xiàn)象愈加明顯,直至在7 kHz時(shí)整個(gè)視窗內(nèi)的顆粒平均速度達(dá)到3~4 m·s-1的水平,并出現(xiàn)了一個(gè)直徑約為5 mm的漩渦。圖像的結(jié)果表明,當(dāng)頻率升高時(shí)聲渦現(xiàn)象更明顯,顆粒更傾向于在小范圍內(nèi)發(fā)生圓周運(yùn)動(dòng)及無規(guī)則自旋運(yùn)動(dòng),這可以解釋聲波團(tuán)聚實(shí)驗(yàn)中高頻條件下更容易產(chǎn)生餅狀懸浮體圓盤的現(xiàn)象[9]。
圖8 聲波頻率對(duì)聲渦的影響Fig.8 The effect of sound frequency on sound vortex
另外,該實(shí)驗(yàn)結(jié)果與圖5中高頻時(shí)團(tuán)聚效果更佳的情況也相符,分析認(rèn)為這是由于頻率較高時(shí)聲波的波長(zhǎng)較短,形成的渦旋相位分布半徑較小,產(chǎn)生的力矩較大,顆粒更容易被驅(qū)動(dòng),此時(shí)顆粒更傾向于做半徑較小的圓周運(yùn)動(dòng)并且有些顆粒發(fā)生了無規(guī)則自旋現(xiàn)象,聲渦傳遞的能量更集中,團(tuán)聚現(xiàn)象也更明顯。
3.2.2 不同聲壓級(jí)時(shí)的聲渦
圖9為聲波頻率在1 kHz時(shí),改變聲壓級(jí)測(cè)得的流場(chǎng)圖。當(dāng)聲壓級(jí)為133 dB時(shí)視圖中的流場(chǎng)速度較小,但空氣介質(zhì)產(chǎn)生的軌道角動(dòng)量已經(jīng)可使氣溶膠顆粒發(fā)生與聲波傳播方向垂直的圓周運(yùn)動(dòng)與無規(guī)則自旋。隨著聲壓級(jí)的提高,流場(chǎng)中的整體速度也提高了。在142 dB時(shí),整個(gè)視窗中的顆粒平均速度達(dá)到3 m·s-1的水平,這時(shí)氣體介質(zhì)攜帶的角動(dòng)量較高,顆粒的圓周運(yùn)動(dòng)也不局限在一個(gè)平面上,并且發(fā)生了湍流運(yùn)動(dòng)。
圖9 聲壓級(jí)對(duì)聲渦的影響Fig.9 The effect of sound pressure level on sound vortex
3.2.3 聲場(chǎng)不同位置處的聲渦
圖10是聲波頻率為5 kHz時(shí),聲壓級(jí)分別為141 dB和145 dB的條件下,團(tuán)聚室內(nèi)的波節(jié)與波腹的流場(chǎng)圖。通過兩個(gè)聲壓級(jí)的波節(jié)波腹比較,可見波腹處的顆粒整體速度可達(dá)3 m·s-1,而波節(jié)處的速度范圍大多處于2 m·s-1,波腹的氣體整體流速大于波節(jié),動(dòng)能較大,氣體介質(zhì)所攜帶的軌道角動(dòng)量更易使氣溶膠產(chǎn)生聲渦,團(tuán)聚效果也更好。這與聲波團(tuán)聚實(shí)驗(yàn)中波腹處的透光率高于波節(jié)處的現(xiàn)象也相符。
圖10 聲場(chǎng)中不同位置的聲渦情況Fig.10 Sound vortexes at different positions in sound field
本文首次提出了基于聲流與聲渦的細(xì)顆粒物微觀團(tuán)聚機(jī)理,并得到了下列結(jié)論:
(1)聲流與聲渦對(duì)聲波團(tuán)聚會(huì)產(chǎn)生明顯的促進(jìn)作用,聲流或聲渦越強(qiáng),團(tuán)聚效果也更佳。
(2)在1 kHz低頻與5 kHz高頻時(shí),觀察到聲流現(xiàn)象較為明顯,其產(chǎn)生的切應(yīng)力使氣溶膠顆粒發(fā)生碰撞團(tuán)聚;在7 kHz高頻時(shí)觀察到明顯的漩渦,此時(shí)聲渦力矩較大,其產(chǎn)生的軌道角動(dòng)量驅(qū)動(dòng)顆粒發(fā)生圓周和自旋運(yùn)動(dòng),促進(jìn)粒子發(fā)生團(tuán)聚。
(3)當(dāng)聲壓級(jí)大于132 dB時(shí),聲渦團(tuán)聚開始發(fā)揮作用,與聲流一起促進(jìn)顆粒團(tuán)聚,且聲壓級(jí)越大團(tuán)聚效果越明顯。
(4)波腹處的聲流速度比波節(jié)更大,聲渦現(xiàn)象更明顯,團(tuán)聚效果也更好。