[发明专利]一种基于参数微扰的声场中气泡运动混沌化控制方法

摘要

本发明属于非线性声学领域，具体涉及一种基于参数微扰的声场中气泡运动混沌化控制方法。本发明包括：获取三维自治的气泡任意时刻的半径及脉动速度；测量气泡的谐振频率，估计气泡平衡半径的大小；对气泡振动系统进行参数微扰；建立不同气泡平衡半径下微扰控制参数数据库。本发明方法建立了参数微扰下的气泡运动的动力学模型，提出了基于参数微扰的气泡运动混沌化控制方法，克服了高强度外加激励声场声压级实现气泡运动混沌化的限制，降低了对水声发射换能器和功率放大器等设备的要求。避免了实时拾取气泡振动响应。此方法提高了系统的混沌化效果，实现了对不同半径气泡的最优控制。

主权项

1.一种基于参数微扰的声场中气泡运动混沌化控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)建立气泡振动的非线性动力学模型，对模型进行自治化，获取三维自治的气泡任意时刻的半径及脉动速度：R·=U]]>U·=[-U22(3-Uc)+(1+(1-3κ)Uc)×(Pstat-PVρ+2σρRn)(RnR)3κ-2σρR-4μρUR]]>-(1+Uc)Pstat+PV+Pasin(2πθ)ρ-R2πvaPaρccos(2πθ)]/[(1-Uc)R+4μρc]]]>θ·=va]]>其中，P_stat为环境大气压，P_V为泡内蒸汽压，p₁为作用于气泡壁上液体的压力，σ为液体表面张力，μ为液体粘滞系数，c为声波在液体中的传播速度，ρ为液体密度，κ为泡内气体的多方指数，R_n为气泡平衡半径，R为气泡任意时刻的半径，为气泡的脉动速度，P_a为声压幅值，v_a为声波频率，θ是为将显含时间t消除化为自治形式而引入的变量；(2)测量气泡的谐振频率f₀，估计气泡平衡半径R_n的大小,气泡的共振频率为：f0=12πRnρ3κ(pstat+2σRn-pV)-2σRn-4μ2ρRn2;]]>(3)根据系统参数R_n对气泡振动系统进行参数微扰，其中R_n=R_psin(2πf_pt)；根据响应的时域波形、相轨迹，Poincare截面，功率谱，Lyapunov指数判断系统在参数微扰控制下是否发生混沌运动；（4）控制参数微扰频率f_p和微扰幅度R_p，选取系统发生混沌的参数区域中混沌化的参数组合，建立不同气泡平衡半径下微扰控制参数数据库。