能源危机和环境污染已成为当今世界面临的主要问题，寻找可再生和低污染的生物质能源已经迫在眉睫。生物柴油作为可再生、环境友好型的清洁能源，是石化柴油的理想替代品。目前生物柴油的制备方法有很多，其中超声波辅助固体碱催化合成生物柴油的技术已成为研究的热点。因此，课题组成员采用超声波辅助固体碱催化豆油制备生物柴油，实验结果表明:超声波可以作为强化手段合成生物柴油。但此类研究与大多数的研究一样，研究内容都集中在超声波特性参数、醇油摩尔比、温度等体系参数与产率之间的关系，而对于超声强化酯交换反应的作用机理以及酯交换反应中超声空化的研究比较少。超声对酯交换反应的强化主要是通过空化效应来进行的，而空化效应的大小主要是通过气泡的运动、溃灭等动力学过程所决定的。因此，开展酯交换反应中空化行为的研究具有十分重要的理论和实际参考意义。　　 首先，阐述了超声波强化酯交换反应的作用机制，建立了体系中固体催化剂的传质模型，分析了超声波对反应过程强化的作用机理。结果表明:超声空化可以提高传质系数，强化传质。　　 其次，通过理论分析，推导出多相体系内单一空化气泡运动方程，建立相应的动力学模型，采用MATLAB对模型方程进行数值模拟，考察相体物性、波的特性、气泡的物理量等因素对气泡壁动态的影响程度。结果表明:欲使空化得以优化，需采用较低的超声频率、气泡半径为共振尺寸、普通的环境压力、适宜的超声波功率、较小的表面张力和较小的黏度。其中超声波频率、初始半径、超声波声压幅值、黏度对空化气泡壁的运动影响较大。　　 另外，建立多相体系内单一空化气泡溃灭瞬间超声声压幅值和主体温度与泡内温度和压强之间的关系式，采用MATLAB对模型方程进行数值模拟，考察了甲醇蒸汽与空气并存型、甲醇蒸汽型和空气型空化泡溃灭瞬间声压幅值和主体温度与泡内压强和温度之间的关系。结果表明:随着声压幅值的增加，空化泡溃灭时泡内的最大压力和最高温度大幅度提高;随着主体相温度的升高，甲醇蒸汽空气并存型和甲醇蒸汽型空化泡溃灭时泡内最大压力和最高温度迅速下降，而空气型空化泡溃灭时泡内最高温度快速上升，但溃灭时最高压力保持不变。　　 除此之外，基于完全空化模型、气液两相混合模型和标准k-ε湍流模型，利用Fluent模拟软件对双频超声波水模设备内流场进行了初步的宏观模拟，分析了空化形成和空化流动的原因，获得设备内的流场信息，并与单频超声波作了对比。结果表明:双频超声产生的高频周期性振动，导致动边界的压力和速度呈现出周期性变化，随着这种振动传播到液体内部，会在液体中产生比其中单一频超声波较强的空化效应。另外，双频超声波能在较短的时间内形成较稳定的流场，流场中有两对对称的环流区，与单一超声相比，这样更有利于混合。