具有流动和侧向Helmholtz共振器的驻波管内声场研究Ⅱ.实验验证及结果讨论

利用建立的具有流动和侧向Helmholtz共振器的驻波管的实验装置,成功地证实了作者所作的理论分析,包括有流动驻波管和Helmholtz共振器连接处的间断条件、驻波管末端的反射条件、切向流时Helmholtz共振器声阻抗,并实验确定了末端修正系数和等效半径系数。接着,应用理论分析和实验得到的结果讨论了流动对Helmholtz共振器性能和驻波管声场的影响,结果表明,流动会降低一些消声效果,但在具有流动的驻波管中采用Helmholtz共振器仍然是一种降噪的有效方法。     

水下圆柱形Helmholtz共振器的声学特性分析

理论分析了水下圆柱形Helmholtz共振器的声学特性. 综合考虑壁面弹性和辐射阻抗的影响,基于电-声类比的基本原理,建立了较为完善的水下圆柱形Helmholtz共振器的低频集中参量模型. 利用电路分析的基本方法,得到了系统的输入阻抗和声压传递函数表达式. 仿真分析了主要结构参数对共振器声学特性的影响,得出了一些有意义的结论. 在充水驻波罐中对自制的Helmholtz共振器进行了测量,并对实验结果进行了详细地误差分析. 去除压电水听器对测量结果的影响后,实验与仿真结果基本一致,从而验证了理论分析的正确性. 关键词： Helmholtz共振器 共振频率 传递函数 辐射阻抗     

腔壁弹性对水下小型圆柱形亥姆霍兹共振器共振频率的影响

理论和实验研究了腔壁弹性对水下小型圆柱形亥姆霍兹共振器共振频率的影响.基于电-声类比理论,建立了小型共振器的简化模型,利用电路分析方法得到了便于计算的共振频率一般表达式.分别仿真分析了共振器壁面厚度和材料对共振频率的影响,得到了不同尺寸的小型共振器的近似刚性条件.在充水驻波罐中对不同壁厚、不同材料的小型圆柱形亥姆霍兹共振器的共振频率进行了测量,实验结果较好地验证了理论分析和近似刚性条件的正确性.所得结果对小型圆柱形亥姆霍兹共振器的设计和水下应用具有较好的参考价值. 关键词： 亥姆霍兹共振器 共振频率 传递函数 辐射阻抗     

封闭腔体噪声控制中亥姆霍兹共振器的优化设计方法

提出用亥姆霍兹共振器控制声腔内噪声时计算共振器最优阻尼比和最优工作带宽的理论公式,并进行实验验证。首先,建立共振器与待控腔体的声学耦合方程,以最小化腔体内目标声压幅值为参考,对共振器的阻尼比和工作带宽进行理论分析,求出最优阻尼比和最优工作带宽的计算公式。接着,提出在声腔噪声控制中使用最优亥姆霍兹共振器的实施步骤。最后,以一维声学腔体内的噪声为控制对象,通过对比控制前后的理论结果与实测数据,验证最优阻尼比和最优工作带宽的理论公式。结果表明,本文开发的亥姆霍兹共振器优化设计方法能准确地预报共振器的最优阻尼比与最优工作带宽,在声腔中低频噪声控制中有广泛的应用前景。      

腔壁弹性对充水亥姆霍兹共振器声学特性的影响:圆柱形腔等效集中参数模型

研究了充水亥姆霍兹共振器的弹性壁对其声学特性的影响。建立了考虑壁面弹性的圆柱形共振器的等效集中参数理论模型,并在静水管路上进行了实验验证。从共振器的共振频率、激励声压与腔内声压的传递函数以及共振器的传递损失等方面阐述了弹性壁的影响,并对刚性壁假设和弹性壁结果进行了比较。理论和实验都证明了腔壁弹性对亥姆霍兹共振器的声学特性有很大的影响。     

基于气泵的声管实验及分析

为研究声管的发声频率，进行了实验设计和分析.声管转动发声是由于空气在声管中的流动，考虑实际的实验条件，设计了气泵吹气代替声管转动的实验方式，改变吹气速率并测量发声频率.通过对实验结果的分析发现，此时的声管不符合两端开口即两端为波腹的条件，而是一端波节、一端波腹.声管的发声频率取决于其长度，符合驻波特性，发声时吹气速率与波纹长度须满足共振条件.研究结果有助于对驻波的理解和相关内容的实验设计.     

亥姆霍兹共振器抑制振荡燃烧理论分析

燃烧室是燃气轮机的核心部件之一,其中的燃烧过程的关键技术之一是如何避免和抑制振荡燃烧现象.本文简要阐述了发生振荡燃烧的机理以及亥姆霍兹共振器抑制振荡燃烧的声学分析,并且通过线性分析与CFD计算相结合的研究方法对燃烧系统的燃烧稳定性进行计算;同时分析了共振器共振频率和安装位置对燃烧稳定性的影响,得出在不同因素影响下,系统的稳定性和模态.这些分析有助于我们在设计和运行燃烧系统时,实现燃烧系统的安全、高效和清洁运行.     

三腔渡越管振荡器高频结构的解析研究

 从圆柱坐标系下Borgnis位函数的齐次标量Helmholtz方程出发,引入慢波驻波概念及其场表达式,利用Borgnis位函数的边界条件及相邻子区公共界面上的场匹配条件,导出了三腔渡越管振荡器内角向均匀TM模的色散关系及场分布的解析表达式。运用该解析法求得三腔渡越管振荡器的谐振频率与实验中测得的微波频率一致,求得的场分布与数值法得到的场分布十分吻合。     

气体火焰驻波在低频段熄火的研究

用驻波函数和伯努利方程推导出火焰驻波管内任意位置的声压方程,并分析了低频时熄火的原因.引入压节(波幅)、压腹(波节)解释了驻波管两端出现高火焰的原因.用全封闭的驻波管完整地呈现了低频段共振点的驻波.     

锥形渐变截面驻波管及其极高纯净驻波场的实验研究

锥形渐变截面驻波管是用锥形管代替突变截面驻波管突变截面部分的驻波管.为对比研究锥形渐变截面驻波管与突变截面驻波管的声学及其极高纯净驻波场性质,首先借助传递矩阵,对锥形渐变截面驻波管的声学性质进行了实验研究.研究表明,与突变截面驻波管一样,锥形渐变截面驻波管也属于失谐驻波管.利用其失谐性,在一阶共振频率激励下,锥形渐变截面驻波管获得了181 dB的极高纯净驻波场.在对锥形渐变截面驻波管和等长的突变截面驻波管的驻波饱和性质进行对比实验研究后发现,在一阶共振频率下,锥形渐变截面驻波管不仅能很好地抑制管内驻波场高次谐波的增长,而且能有效地降低管内驻波场的能量损耗,在相同扬声器激励电压下获得声压级更高的大振幅纯净驻波场.实验研究还发现,在三阶共振频率激励下,锥形渐变截面驻波管的大振幅驻波场三次谐波频率接近声压级传递函数谷值对应的声源端七阶阻抗共振频率,三次谐波随基波快速增长并表现出趋于二次谐波的饱和性质.