超声作用引起重油黏度变化机理的相关研究对于超声波技术在重油的勘探、开发及运输等方面的应用具有重要的意义。研究人员大多基于超声作用前后重油的黏度测量开展实验，很少有学者对超声作用过程中重油黏度的实时变化进行表征，而借助相关分析方法揭示黏度实时变化机理的研究则更少。
针对这一问题，声学所超声学实验室博士生高金彪与其导师王秀明研究员等人选取黏度均一、成分简单的机用润滑油开展了前期的探索性实验，并结合被动空化检测法等对油样黏度的实时变化机理进行了分析，以期为超声作用过程中重油黏度实时变化机理的研究提供参考。相关研究成果2023年6月在线发表于国际学术期刊Ultrasonics Sonochemistry。
研究人员用便携式黏度计对油样的黏温曲线进行测量，并对黏温数据进行拟合；然后考察了在三种不同电功率条件下油样的黏度随超声作用时间的实时变化情况，同时记录了温度和噪声信号的变化；最后综合对比黏度、温度以及空化强度的实验结果，揭示油样黏度的实时变化机理。
实验结果表明，随着超声作用时间的增长，不同电功率下油样的黏度均会逐渐降低，油样内部的温度也会逐渐升高；将超声作用对油样黏度的影响与理论上（通过拟合方程及温度变化计算的结果）仅加热时的黏度变化对比可见差异。由空化噪声分析结果可知，随着超声作用时间及电功率的变化，宽频带噪声谱与频率轴的积分面积均会发生变化，这意味着空化强度也发生了改变。综合分析可得，超声作用并非单一地通过热效应对油样的黏度产生影响，利用空化噪声法及不同条件下黏度变化的差异证实了超声作用过程中空化效应的存在。超声通过空化、热、机械效应共同作用于油样，引起了油样黏度的实时变化。
本研究得到国家自然科学基金（No.11904384）、中国科学院基础前沿科学研究计划从0到1原始创新项目（No.ZDBS-LY-SLH037）的资助。
图1 实验流程图（图/中国科学院声学研究所）
图2 换能器输入电功率50W时：（1）黏度及温度随超声作用时间的变化；（2）降黏率随超声作用时间的变化
（图/中国科学院声学研究所）
图3 不同电功率条件下随着超声作用时间的增加宽频带噪声谱积分面积的变化（图/中国科学院声学研究所）
关键词：
超声波；重油；黏度；实时测量；空化强度表征；机理
参考文献：
Jinbiao Gao*, Xiaozhuo Shen, Xiaohai Mo, Pengfei Wu*, Chao Li, Weijun Lin, Xiuming Wang. Study on the real-time variation laws and mechanism of oil sample viscosity during ultrasonic irradiation. Ultrasonics Sonochemistry. 2023: 106460.
论文链接：