题目：超声强化

中草药在我国资源丰富，运用中草药防病、治病历史悠久。随着中药现代化的需要和超声技术的广泛应用，超声强化中草药成分提取研究对于推进中医药现代化和发展有着重要的意义。
本文从Fick第一定律出发，基于超声对植物细胞的破壁效果，建立了超声强化中草药成分提取的传质动力学方程，得到了中草药成分提取液浓度与超声提取时间、超声功率的关系，并通过银杏叶中黄酮成分及甘草中甘草酸成分的提取实验进行了验证。
银杏叶分布于我国大部，银杏叶中黄酮成分具有极强的清除自由基和抗氧化性能。本文以水为提取介质，利用超声细胞粉碎机插入式提取和超声清洗槽提取两种提取方式对银杏叶中黄酮成分进行了提取实验。以芦丁为标准品，建立了浓度范围在12.16-97.28mg/L的分光光度法标准曲线。用硝酸铝和亚硝酸钠络合法对银杏叶提取液中黄酮成分进行分析与浓度测量，并与浸提结果进行了对比。实验结果表明，超声能够实现强化银杏叶黄酮成分的提取；超声功率一定时，在一定提取时间范围内，提取时间越长，提取液浓度越大；在相同的提取时间内，超声功率越大，提取液浓度越大；相同提取条件下，插入式提取方式提取效果优于超声清洗槽提取效果。
甘草被称为“百药之王”，应用非常广泛。甘草酸是甘草中的重要成分，具有抗病毒、抗血栓等功能。本文以水为提取介质，使用超声细胞粉碎机、超声清洗槽及粉碎机加清洗槽的复合提取方式对甘草切片、甘草纤维、甘草粉进行了超声强化提取实验。以甘草酸为标准品，利用甘草酸在30%-60%乙醇溶液中浓度与吸光率的线性关系建立了浓度范围为20-100mg/L的标准曲线，用分光光度法对不同条件下得到的提取液浓度进行测量。实验结果表明：超声细胞粉碎机的提取效果均明显优于超声清洗槽的提取效果；复合提取方式的提取效果优于单一提取方式效果；对不同基质甘草药材颗粒超声处理前后的外形进行观察，在超声破壁效果作用下，药材颗粒外形发生了很大变化，超声破壁效果明显；超声对不同基质药材颗粒的提取效果顺序是：甘草粉优于甘草纤维，甘草纤维优于甘草片。
超声提取装置的声场分析是设备设计和制造的理论基础。本文基于SYSNOISE和ANSYS软件的振动-声场分析计算功能，以H66MC型超声清洗槽实际尺寸为参数进行建模，模拟计算了清洗槽在39.7KHz频率工作时的声场，绘制了平行于底板的平面声压分布云图和垂直于底板的断面声压分布云图，得到了清洗槽内声场的分布规律。利用美国物理声学公司的Ultra-PAC超声C扫描成像系统对H66MC型超声清洗槽声场进行了测量，得到了实际的声压分布云图。用PPB US TK型超声波能量计分别测量了100W、200W、250W功率时该清洗槽平行于底板且距底板1cm、4cm、7cm、10cm、13cm、16cm平面的声场声强分布；测量了12个换能器在声场辐射方向的声强分布，对测量数据用Matlab绘制了声强分布图。结果表明：基于SYSNOISE和ANSYS的模拟计算结果与实际测量的结果相符合，通过测量得到了清洗槽内声场分布的规律。
利用SYSNOISE和ANSYS软件分别计算了长宽比为1:1、2:1、3:2的超声清洗槽的声场；换能器呈单排、双排、三排分布时的超声清洗槽声场；清洗槽在声源单独工作、清洗槽单独工作、复合提取方式时的声场。探讨了清洗槽声场分布与清洗槽长宽比、换能器的分布方式及提取方式之间的关系。计算了圆柱形反应器分别在一个换能器置于底板中心激励时的声场和七个换能器呈轴对称分布时的声场；探讨了圆柱形反应器声场分布与换能器排布方式之间的规律。计算得到的声场分布规律为超声提取装置的设计提供了模拟计算支持。
本文的主要创新点：
(1)以Fick第一定律为基础，基于超声破壁效果，建立了超声提取中草药成分传质动力学方程。
(2)以水为提取介质，对银杏叶中黄酮成分和甘草中甘草酸成分进行了超声提取，验证了建立的传质动力学方程，得到了银杏黄酮、甘草酸超声提取规律。
(3)建立了基于SYSNOISE和ANSYS的超声提取装置内部声场计算方法。
(4)基于SYSNOISE和ANSYS计算了超声槽式提取装置和圆柱形反应器的声场，得到了声场分布规律。