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共有20条相似文献,以下是第1-20项 搜索用时 218 毫秒

1.  管内气体声振荡特性的气-动格式模拟  
   张晓青  冯和英  彭叶辉  陈焕新《工程热物理学报》,2011年第3期
   本文对活塞驱动的谐振管中气体的非线性振荡,给出了考虑热、黏作用的气-动格式模型,并数值分析了气体振荡的演化过程和谐振时的激波特性。研究了频率对谐振荡行为、模式及压力波形的影响。并分析了压比随频率的变化关系。计算结果与早期文献研究的实验及计算结果具有好的一致性。模拟结果显示了气-动格式在谐振管内非线性气体振荡模拟中的数值能力及在热声制冷中的应用前景。    

2.  黎开管非线热声效应的研究  
   邓凯  吴云飞  李华  方德明  钟英杰《声学学报》,2011年第36卷第1期
   基于能量守恒原理对Rijke管热声效应展开了理论分析,采用内外流场耦合法数值模拟了Rijke管自激励起振和饱和过程的声场特性,并开展了相应的实验研究。推导了Rijke管起振、饱和及高次谐波产生过程中的能量变化,分析了Rijke管非线性效应包括高次谐波和波形畸变的影响因素,提出了改变管口声阻抗可弱化非线性效应的方法。结果表明:在起振阶段热源位置对热声起振的模态有决定作用,传热过程的非线性效应使得管内一阶模态声波逐渐趋于饱和,当速度振幅大于平均流速时,流动反向激发高阶的声学模态,产生高次谐波。在大振幅非线性效应下,声波在管口由于大幅振动形成涡旋而引起声能的附加损耗,进而影响了管内声压波形,使得管内轴向声压分布产生畸变。缩小管末端截面面积改变管口的非线性声阻,可弱化波形的非线性畸变。    

3.  活塞驱动的指数形谐振管内的非线性振荡  
   冯和英  张晓青  彭叶辉  陈焕新《工程热物理学报》,2012年第4期
   本文通过理论分析和推导得到了活塞驱动的指数形谐振管内气体的压力和压比的近似表达式。对指数形谐振管的各种驱动幅值,计算了管端压比随形状参数m的变化曲线,获得最大压比时的谐振管形状参数。本文的研究结果可用于活塞驱动的指数形谐振管内非线性振荡的分析和大声幅谐振管的设计。    

4.  指数型谐振管的二维气体动理学格式模拟  
   冯和英  彭叶辉  李学军《工程热物理学报》,2015年第2期
   本文构造了适合模拟变截面谐振管的非结构三角形网格上的二维气体动理学BGK模型,采用该模型研究了包括圆直谐振管在内的八种不同形状的指数型谐振管内声场及流场的分布,分析了谐振管形状对压力分布和瞬时流场的影响。研究发现,从抑制激波、高次谐波以提高压力振幅和压比方面综合分析,形状参数m=2.2的指数型谐振管具有更好的性能。研究中也发现了一些新的物理现象,并对这些现象做了详细的解释。    

5.  谐振管内非线性驻波的有限体积数值算法  
   宁方立  董梁  张文治  王康《物理学报》,2012年第61卷第19期
   为了扩展谐振管内非线性驻波在工程中的应用, 以及克服现有数值计算方法仅局限于求解直圆柱形和指数形谐振管内非线性驻波的问题. 根据变截面的非稳态可压缩热黏性流体Navier-Stokes方程和空间守恒方程, 并基于求解压力速度耦合方程的半隐式算法和交错网格技术, 构建一种能够计算任意形状轴对称谐振管受活塞驱动时内部非线性驻波的有限体积算法. 分别对圆柱形、指数形和圆锥形谐振管内的非线性驻波进行仿真计算. 通过与现有试验结果以及数值仿真结果的对比, 验证了该方法的正确性.并获得除驻波声压之外的另外一些新的物理结果, 包括速度、密度、温度的瞬时变化.在直圆柱形谐振管内产生冲击声压波, 速度波形中出现钉状结构.而在指数形和圆锥形谐振管内产生高声压幅值的驻波, 没有出现冲击波, 速度波形中均未发现钉状结构. 计算结果表明谐振管内非线性驻波的物理属性与谐振管形状之间有密切关系.    

6.  锥形管和指数形管内的声场研究  
   孙生生  苏锋  叶昆鹏  张强  翟琛  靳婉梅  钱勃《低温与超导》,2014年第4期
   谐振管的形状会影响到驱动压比和谐振频率的变化。文中对变径管内的声场作了简单的理论分析,得出渐缩管具有增强压比的功能。分别对不同锥度的渐缩和渐扩锥形管、不同蜿蜒指数的渐缩和渐扩指数管内流场做了模拟,并与相同情况下的直管做了比较。可以看出,渐缩锥形管和指数管均能明显增强管内压比,同时降低谐振频率。    

7.  双声源驱动热声系统声场调制研究  
   周立华  谢秀娟  李雷  李青《工程热物理学报》,2012年第1期
   本文在回热器边界声场调制理论的基础上,考虑了两端换热器和谐振管变径的影响,推导出热声系统(谐振管和回热器)内声场与双声源复声压相关的声场调制关系式。理论和实验分析了双声源复声压对谐振管中的行波比率以及回热器中的声阻抗的调制,并给出通过复声压调制后的系统内声场分布图。对比结果表明该声场调制关系式的适用性,通过双声源复声压的调节,能调制出谐振管及回热器所期望的工作声场。    

8.  指数型谐振管内非线性声场的模拟研究  
   冯和英  彭叶辉  李学军《应用声学》,2016年第35卷第1期
   采用气体动理学方法模拟研究五种不同驱动强度下,m=0的圆直热声谐振管和m=2.2的指数型热声谐振管内的非线性声场特征。研究发现:指数型管能抑制激波及声饱和现象,但管内会出现尖峰现象。尖峰处的压力波形发生了畸变;它们是非线性的能量传递与各种耗散的竞争过程中产生的不同形态的波特征;当活塞驱动位移幅值l 400 μm时,指数型管内压力振幅增长速度明显下降。    

9.  谐振管谐振频率计算方法的研究  被引次数:2
   范理  王本仁  金滔  张淑仪《声学学报》,2005年第5期
   为了准确地计算声谐振管的谐振频率,提出了基于对管内声压分布进行理论模拟的声压模拟法,以及基于驻波最小点位置与管两端声阻抗关系的驻波最小点法。结果表明这两种方法因为考虑了声谐振管两端的声阻对谐振频率的影响,所得谐振频率更加精确、严格,所以特别适用于要求谐振管的谐振频率严格控制的声学领域。同时表明:声压模拟法与驻波最小点法虽然出发点不同,但谐振频率的计算结果完全相同。驻波最小点法计算比较方便,而声压模拟法在计算出谐振频率的同时,还可以给出管中的声压随位置的分布情况。    

10.  含气泡液体中的非线性声传播  
   王勇  林书玉  张小丽《物理学报》,2014年第63卷第3期
   考虑到分布在液体中的气泡是声波在含气泡液体中传播时引起非线性的一个很重要的因素,本文研究了声波在含气泡液体中的非线性传播. 将气体含量的影响引入到声波在液体中传播的方程中,从而得到声波在气液混合物中传播的数学模型. 通过对该模型进行数值模拟发现,气体含量、驱动声场声压幅值及驱动声场作用时间均会影响到气液混合物中的声场分布及声压幅值大小. 液体中的气泡会“阻滞”液体中声场的传播并将能量“聚集”在声源附近. 对于连续大功率的驱动声场来说,液体中的气泡会“阻滞”气液混合物中声场及其能量的传播. 关键词: 非线性声学 含气泡液体 声传播 声空化    

11.  热声发动机的格子气模拟  被引次数:3
   刘旭  陈宇  张晓青《计算物理》,2004年第21卷第6期
   在传统的9-bit格子气模型中引入了温度区的概念,并应用于热声发动机的模拟研究.利用改进后的格子气模型,模拟了热声谐振管中的自激振荡和二维温度场的分布及温度随时间的演化过程,同时,对热声板叠的长度和在声场中的位置对声幅的影响也进行了数值研究,所得结果对板叠的优化设计是有价值的.通过对模拟和实验结果的比较,验证了热声机格子气模型的有效性,表明格子气方法适用于热声模拟.    

12.  截锥型薄壁结构声振耦合动力特性分析  被引次数:1
   白长青  周进雄  闫桂荣《应用力学学报》,2010年第27卷第1期
   采用大型通用软件ANSYS,建立截锥型薄壁结构的实体有限元动力学模型,通过与相关实验数据的对比验证了模型合理性.据此,利用无限元模拟自由声场边界,建立声场-截锥型薄壁结构的直接耦合有限元动力学模型.通过数值仿真分析研究了声场中截锥壳结构的振动特性,并讨论了声振动对结构动力特性的影响.研究结果表明:数值仿真结果和截锥壳声振实验数据比较一致.在考虑声场影响后发现:结构位移共振频率值大多有所降低,结构位移共振频率数量显著增多;在低频下,结构位移响应峰值在声场的影响下明显增大;在高频下则明显减小.    

13.  热声制冷机的一种非线性模型研究  
   侯薇  严伟  何晨  景晓东  孙晓峰《工程热物理学报》,2018年第9期
   为研究热声制冷机内部的非线性过程,发展了一种可考虑管道截面积变化的时域准一维非线性热声模型,其主控方程由可压流基本控制方程经截面平均的数学处理推导得出,数值求解采用具有频散保持特性的高精度计算格式。采用该模型分别针对活塞、扬声器和热声发动机这三种不同驱动源,将驱动源和热声制冷机进行整体求解,模拟了热声制冷板叠两端温度差在气体微团吸放热的循环过程中逐渐增大的整个过程,预测了谐振管内部驻波的非线性畸变。进而研究了平均工作压力、板叠材料、板叠位置以及扬声器形状等参数的选取对于热声制冷机制冷效果的影响。    

14.  50 K温区热声驱动脉管制冷  
   汤珂  裘圆  黄忠杰  杨旭  包锐  陈国邦《工程热物理学报》,2009年第30卷第1期
   开展了采用声压放大器结构的驻波型热声发动机驱动单级双向进气型脉管制冷机实验研究,考察了声压放大器长度对热声驱动脉管制冷特性的影响.经过实验优化,采用长度3.7 m、直径8 mm的声压放大器,在2.0 kW加热功率条件下,实现1.196的压比,制冷温度达到54.5 K.    

15.  轻质板壳结构振动与声学耦合特性的理论及实验研究  
   辛锋先  卢天健《应用数学和力学》,2014年第6期
   复杂板壳/板腔结构被广泛地用作汽车、高速机车、舰艇/潜艇及航空航天飞行器等外壳及内部隔舱结构,其声振耦合特性研究对降低交通工具舱内外噪声至关重要.在民用及国防工业领域减振降噪应用需求的牵引下,围绕典型板壳/板腔结构在静止流体及平均流流场中的声振耦合问题,通过理论建模、实验验证和数值计算分析相结合的研究方法,对由点激励或外部复杂声场和流场作用下产生的结构弯曲波、声波在板壳结构中的传播行为及结构的动力学响应和声振耦合特性进行了系统深入的研究,并对结构进行了力学性能和声学性能综合优化设计方面的有益探索.主要研究内容及学术贡献如下:第一,基于声波速度势函数分别建立了简支和固支双板空腔结构声振耦合性能的理论模型.相对于传统的刚性空腔模态函数法,该理论模型精确描述了边界条件对薄板和密封空气腔的约束作用,具有更广泛的适用性.研究发现:空腔厚度显著影响结构的声振耦合性能,结构传声损失曲线波峰波谷随空腔厚度的增大向低频偏移,隔声性能随之增强;低频段有限大结构传声损失大于无限大结构,而高频段无限大结构的传声损失为有限大结构提供了可能的上限;增加板厚能显著加强双板空腔结构的隔声能力;入射声波的俯仰角显著影响结构的隔声性能,而方位角的影响可以忽略.开展实验验证研究,证实了简支和固支理论模型的正确性和可靠性.研究表明,固支双板空腔结构的固有频率高于简支结构;在低频段,两种边界下的结构传声损失差别很大,而在高频段,两种边界下的结构传声损失差别取决于入射声波的俯仰角;可采用声波垂直入射情况下简支板的模态振型近似模拟固支板的模态振型,但在声波斜入射情况下,两种模态振型差别显著.第二,针对有限大简支板在两侧存在平均流情况下的声振耦合问题,建立了相关理论模型并分析研究了平均流对简支板传声损失的影响,该模型通过对流波动方程和流固界面上位移连续性条件的应用考虑了气动弹性耦合效应的影响.不同于以往的研究,该模型可分析研究最一般的情况,即简支板的两侧同时存在平均流,为深入研究分析此类问题奠定了理论基础.研究表明,入射声场中的平均流对传声损失的影响明显不同于透射声场中平均流的影响;声波折射角随入射角和平均流流速变化的等高线图存在两个分支,分别为正折射分支和负折射分支;平均流在透射声场情况下的等高线图与平均流在入射声场情况下的等高线图相比,相当于互换了入射角和折射角坐标系;空气动力学阻尼效应对传声损失的影响在两种情况下均可体现,但是两种情况下的结构吻合共振低谷差别显著:随着Mach数的增大,平均流在入射声场情况下的吻合共振频率增大,而平均流在透射声场情况下的吻合共振频率保持不变;板两侧同时存在平均流的情况下,反映折射关系的等高线图明显不同于只有一侧存在平均流的情况.另外,声波顺流入射与逆流入射对板的声振耦合特性影响显著.第三,针对飞机机身典型的双层板壳结构,考虑了飞机在巡航飞行状态时,外部气流对飞机喷气发动机产生的噪声从舱外传入舱内产生影响的物理过程与物理机理.结合板壳振动理论、对流声学波动方程、Navier-Stokes方程及流固耦合条件,建立了相关的理论模型,给出了不同Mach数下气流速度对结构传声的影响,发现了传声过程出现的4种新的声学现象;基于基本物理原理给出了4种声学现象对应频率的计算公式,并与基于振动理论、对流声学波动方程及Navier-Stokes方程的理论模型计算结果取得良好的吻合.研究表明:(i)声波顺流入射情况下,结构传声损失随Mach数的增加而增大;由于平均流的质量增加效应,使得除吻合共振以外的其它3种声学模态共振的频率显著地偏向低频;吻合共振频率增大是因为其主要受平均流折射效应的影响;(ii)声波逆流入射情况下,随着Mach数的增加,除吻合共振以外的其它3种声学模态共振频率增大直至Mach数达到临界值;当Mach数超过临界值后,板-空气-板共振、驻波衰减和驻波共振消失,仅剩吻合共振,同时,结构传声损失随Mach数的增加而增大;(iii)板曲率和舱内压的联合作用对结构传声损失具有显著影响,在曲板环频率共振附近的低频区域表现得尤为明显.第四,应用空间谐波分析法理论研究了波纹层芯夹层板结构的声振耦合特性,揭示了波纹层芯结构对整体结构隔声能力的影响;同时考察了其频散特性,发现声波在夹层板结构中传播时存在禁带和通带现象,并且传声损失曲线上的波峰和波谷与频散曲线存在内在联系.研究结果主要包括:(i)声波入射角对夹层板结构的隔声性能具有重要影响,夹层板对垂直面板入射的声波具有最好的隔声效果;(ii)波纹层芯的结构倾角对三明治夹层板的隔声性能影响显著,即随着波纹层芯结构倾角的增大,结构传声损失STL曲线上的所有隔声波峰与隔声波谷均向高频推移,传声损失整体增大,同时传声损失曲线上低频平滑段逐渐向高频扩展;(iii)对夹层板结构频散特性及传声损失的分析研究,深入揭示了传声损失曲线上出现的波峰波谷的本质的物理机理:即波峰的出现对应于驻波振动而波谷的出现对应于结构波的吻合共振;(iv)定义了综合力学和声学性能的评价指标,并据此对夹层板结构的质量、力学刚度和隔声能力进行了综合的优化设计.第五,基于Fourier积分变换法和空间谐波分析法,分别建立了正交加筋三明治夹层板结构的声辐射理论模型和结构传声理论模型.不同于以往的研究,该理论模型通过在面板的振动控制方程中引入加筋板对面板的拉力、弯矩和扭矩及其相应的惯性项,精确描述了加筋板振动对面板的作用.研究表明:(i)入射声波俯仰角对夹层板结构的传声损失影响显著;斜入射的声波比垂直入射的声波更容易穿透夹层板结构,这是因为斜入射的声波与结构中的弯曲波可以发生相长干涉;(ii)加筋板惯性效应的引入使理论预测结果捕捉到更多的物理细节,进而更准确地预测结构的声振耦合特性;(iii)作为夹层板结构周期特性的关键参数,加筋板周期间距对结构声振耦合特性影响显著,即结构的固有频率随周期间距增大而减小,特性曲线上的波峰波谷向低频偏移,但特性曲线总体形状趋势相似.最后,针对航空航天飞行器中常用到的轻质三明治复合材料夹层板结构,应用等效流体模型模拟声波在多孔纤维吸声材料中的传播,分别建立了层芯空腔填充多孔纤维吸声材料的正交加筋三明治夹层板结构的声辐射理论模型和结构传声理论模型.通过引入材料动态密度和动态体积模量,考虑了声波在纤维材料中传播时空气与纤维间的粘性拖曳力和热交换作用.研究发现,流固耦合效应对结构声辐射/传声有较大影响,而加筋板间距的增大会加剧该影响;纤维材料通过自身的刚度和阻尼损耗效应的共同作用来影响结构的声振耦合特性,而这两种作用的平衡受到结构周期间距的显著影响;提出了综合结构质量、刚度和隔声能力综合性能的夹层板结构优化设计准则,以结构的关键尺寸参数为优化设计变量,对结构进行了初步的优化设计.总之,在国家民用工业及国防工业减振降噪重大应用需求的牵引下,该文通过理论分析、实验验证和数值计算,研究了汽车、高速机车、舰艇/潜艇及航空航天飞行器中常用典型结构的声振耦合特性,建立了相对完善可靠的结构声振耦合特性理论表征体系,分析了关键结构参数对结构声振耦合特性的影响,揭示了弯曲波在结构中的传播规律及结构的声辐射/传声特性,提出了轻质、高强度、声辐射小及隔声性能优良的复杂板壳结构的创新优化设计概念,建立了综合结构质量、力学刚度和声振耦合特性的优化设计理论和判据,为典型板壳/板腔结构在民用工业及国防工业中的应用奠定了理论基础、实验依据并提供了技术支撑.    

16.  光声光谱检测装置中光声池的数值计算及优化  
   程刚  曹渊  刘锟  曹亚南  陈家金  高晓明《物理学报》,2019年第68卷第7期
   利用光声光谱技术进行痕量气体的检测具有独特的优势, 光声池是系统装置中最为重要的核心部件, 它决定着整机性能的优劣. 以一圆柱形共振型光声池为研究对象, 基于声学与吸收光谱学的基本理论, 建立了光声池声场激发的数学模型; 利用数值模拟方法对光声池空腔结构进行了声学模态仿真, 获得了前8阶声学模态值以及声压可视化振型; 在考虑热黏性声学损耗的作用下, 对光声池进行了热-声耦合多物理场仿真计算;将仿真结果与解析计算和实验结果进行对比, 明确了利用数值模拟方法来计算光声池有关指标的可靠性与可行性; 针对光声池的优化问题, 提出了一种将响应面代理模型与遗传算法相结合的优化算法, 在将原光声池中的谐振腔两端形貌更改为喇叭口形的情况下, 通过优化算法获得了以光声池品质因数Q及池常数Ccell为最大值寻优的Pareto最优解集; 选取一组解进行考察, 结果表明, 代理模型预测值与数值模拟值指标最大误差仅为1.3%, 优化后的新型光声池Q较之前增长了48.9%, Ccell增长了34.4%. 研究方法可为光声光谱中光声池的优化设计提供参考借鉴.    

17.  声场中气泡群的动力学特性  
   沈壮志  吴胜举《物理学报》,2012年第61卷第24期
   以水为工作介质,考虑了液体的轻微可压缩性,研究了声场中气泡群的动力学特性,对单一型和混合型气泡群内微泡的初始半径、气泡的数目及声频率和声压对气泡动力学特性进行了数值研究.分析了各参数对气泡运动特性和气泡崩溃时所产生压力脉冲的影响.研究了单一型气泡群内气泡动力学的混沌特性,分析了气泡处于混沌特性下两次崩溃压力脉冲特征,结果表明:适合的参数有利于提高声空化处理效果.    

18.  扩散吸收式制冷系统中冷凝器的数值研究  
   陈光  王辉《低温与超导》,2012年第2期
   对空冷翅片式和水冷光管式两种冷凝器进行了数值模拟,模拟了不同结构、不同对流换热系数、不同流速下氨液的冷凝量。结果表明:冷凝器管内热阻比管外热阻对氨气的冷凝影响更大;管径一定时,氨液冷凝量随入口速度的的增大而减小,当速度增加到某一值时,冷凝量基本不发生变化,对空冷翅片式冷凝器该速度为0.15m/s,水冷光管式为0.2m/s。    

19.  拉锥型啁啾光纤光栅滤波器的研究  
   尹彬  柏云龙  齐艳辉  冯素春  简水生《物理学报》,2013年第62卷第21期
   本文主要对拉锥型啁啾光纤光栅滤波器进行详细的理论分析和实验研究. 结合传输矩阵法, 谐振理论和耦合模理论, 深入细致地分析了啁啾光纤光栅自身参数 (光栅长度, 折射率调制幅度, 啁啾系数), 拉锥参数和锥区损耗对拉锥型啁啾光纤光栅滤波器透射谱的影响, 并研究拉锥对啁啾光纤光栅各波长反射率影响. 在此基础之上进行相应的数值仿真及实验验证, 数值仿真与实验结果基本一致. 关键词: 光栅拉锥 啁啾光栅 传输矩阵法 滤波器    

20.  非线性对大气介质中阵列聚焦声场分布影响的研究  
   吕君  赵正予  张援农  周晨《物理学报》,2010年第59卷第12期
   基于时域有限差分算法将大气中近似到二阶微小项的非线性声波波动方程进行离散化,得到了模拟采用的差分波动方程.在此基础上,数值模拟了初始声压强弱不同的5个点声源组成的线阵列垂直或斜向辐射的连续正弦波在大气中传播时二维声场的分布情况.将线性条件下的模拟结果与非线性条件下的模拟结果进行比较后发现:弱非线性会对声场的分布和阵列聚焦增益产生一定的影响,使声场分布波形比线性条件下的声场分布波形更加靠近阵列,聚焦效果变差;强非线性会使波形发生更严重畸变,这是由于产生了基频以外的其他频率声波引起的;非线性对斜向传播时声场分布的影响与垂直传播时的影响效果基本相同,但由于斜向辐射时的声波几何扩展造成的轴向声压衰减要大于垂直辐射时的轴向声压衰减,因此聚焦增益和强非线性的影响都将小于垂直辐射时的情况.    

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