弱非线性热声理论模型的建立及简化

本文指出非零的周期平均热声效应在本质上是非线性的,应保留到二阶精度。在小振幅条件下,利用摄动方法,以无限大平板流道为例,建立了二阶精度的弱非线性热声理论模型,并在不同条件下对模型做了进一步简化。这一理论为理解热声系统的工作机制以及设计优化热声系统提供了强有力的理论工具。     

分子一阶超极化率溶剂效应的理论研究

基于一维谐振子模型建立了极性溶剂对光学二阶非线性分子一阶超极化率产生影响的简化理论模型,推导出了非线性分子的线性极化率α和一阶超极化率β的表达式. 以对硝基苯胺为例,所建立的理论模型计算结果较好地解释了实验获得的溶剂极性对其分子线性吸收峰波长（λ_p）和β值的影响. 关键词： 二阶非线性 溶剂效应 谐振子     

热声交变流动中浮力效应理论分析

热声交变流动是热声热机的工作基础,研究交变流动机理有助于人们认识热声热机的工作过程。鉴于前人的理论分析一般没有考虑浮力效应的影响,本文从流体热动力学的角度研究了浮力对流与热声交变流动的耦合规律。基于线性理论方法,给出了考虑浮力项和热对流Rayleigh数的热声线性理论模型,分析了浮力效应对平行交变流动的影响,发现热对流...     

有限声束的二阶积累声场研究

将有限声束分解为一系列平面波,结合声非线性相互作用理论,对有限声束的二阶积累声场进行了分析和计算。结果表明,任意两个平面波相互作用不产生二阶积累波,伴随有限声束传播所发生的二阶积累波仅是各个平面波非线性自作用的结果。此外,本文还得到了具有直观物理意义的有限声束二阶积累声场的表达式。     

非线性热声理论的研究进展

主要总结了热声系统中的非线性热声现象,指出了线性热声理论的不足,回顾了近十年来国内外热声工作者为解释这些非线性现象所做的理论探索,对其发展方向进行了展望.     

Rijke热声振荡的非线性效应

本文研究了Rjike管热声振荡的非线性效应，指出了引起非线性效应的两个因素，即热声相互作用的非线性和声波在管子末端的非线性辐射声阻,并通过计算声波振幅的增长率和实验分析声波的频谱，发现非线性效应限制了管内声波振幅的增长，并且导致了二次及高阶谐波的产生。     

热声制冷机声场中非线性效应

热声制冷的基本原理是热声效应,但热声效应一般只在高声强下发生,随之将产生强烈的非线性效应.本文在自行研制的热声制冷机试验台上,研究了板叠对声场非线性的影响以及非线性对热声系统性能的影响.结果表明,板叠的存在使得声波明显衰减,压比约减小5%,并且各次谐波的幅值和增长速率较无板叠时均有所降低;非线性效应限制了基波的增长,导致了高次谐波产生,且基波和高次谐波的增长均有发展为饱和的趋势.板叠的存在产生明显的声制冷效果,制冷温度随驱动功率增大先增加后减小.在50 W时达到最低温度5.1℃.     

Rijke管热声非线性不稳定增长过程的研究

本文分析了Ｒｉｊｋｅ管热声不稳定性的非线性增长过程，通过流体力学中的三个基本守衡方程，得出了管内的声学量之间的关系，并通过采用热声相互作用的非线性关系式和管口声波的非线性反射条件，发展了一种可以计算出管内声波从小扰动增长到大振幅振动直到由于非线性效应的影响而停止增长的全过程的方法，最后实验验证了理论。     

氧化铟锡薄膜的磁感应热声分析

基于优良导体在磁场下的涡流效应理论和固体的热声效应理论,建立了氧化铟锡(ITO)导电薄膜磁-热-声效应的理论模型,推导了导电薄膜热致发声的温度振荡和输出声压表达式。对有基底的ITO导电膜进行了磁场下的热声理论计算和实验测试,结果表明：薄膜的温度振荡值随频率呈上升趋势,与电-热-声模型相比趋势相反;薄膜声压的理论值与实验值在频域内的变化趋势基本吻合,验证了理论模型的正确性。进而,根据磁-热-声的理论模型,分析了线圈相关参数对薄膜声压级的影响,结果表明：薄膜声压级随着线圈匝数的增加而增大,随着薄膜与线圈中心距离的增加而减小,随着线圈半径的增加而减小。文中的研究结果拓展了导电薄膜在扬声器等领域的应用。     

T1u(×)hg Jahn-Teller系统:D 3d势阱中的频率分解与能级分裂

在C60分子中,未被填充的最低电子态具有Tlu对称性,因此,对中性的C60而言,不论是通过分子内部激发,或是外部掺杂,都易被一个电子占据而形成Jahn-Teller(JT)活跃电子态.此态与五重简并的hg声子态耦合,构成所谓的Ylu hg JT系统.在这一JT系统中,当只考虑电声的线性耦合时,其绝热势能面是一个槽形.但在实际的系统中,二阶电声耦合是存在的,理论研究表明,原来的势槽将被这二阶非线性耦合弯曲成D3d或D5d对称性的势阱.声子振动态在阱中将显示各向异性效应,使得声子沿不同的方向有不同的振动频率,进而影响势阱中的能级分布、势阱间的重叠积分,以及整个系统的隧道能级分裂等.对D3d势阱中各向异性效应进行了研究,利用幺正平移、OpikPryce和标度变换等方法计算了系统势阱中的能级,以及阱中的振动频率,研究了势阱中的能级间隔以及微绕修正能量的变化,并由此导出了这些物理量在仅有线性耦合的势槽中变化的情形.     

锥型热声谐振管内非线性声场的数值模拟研究

从声学角度出发,考虑粘性耗散、非线性效应及管型结构变化的影响,利用伽辽金法,对锥型热声谐振管内的一维声场进行了数值模拟研究,对谐振管结构参数对声场的影响进行了分析,给出了锥型管内压比随谐振管结构参数变化的规律,通过与圆柱型直管的比较,揭示了锥型管在抑制谐波及提高压比等方面的优越性。     

基于二阶离散变分方法的非线性映射参数估计

提出一种估计非线性映射未知参数的二阶离散变分方法.首先针对非线性离散混沌系统, 利用变分方法导出了伴随方程和目标泛函梯度, 以此为基础利用二阶离散变分方法给出了二阶伴随方程和精确计算Hessian矩阵-向量乘积的显式表达式; 其次设计了估计非线性映射未知参数的新算法, 并以此对Hyperhenón映射和二维抛物映射中的未知参数进行了精确的估计. 数值仿真结果表明了该方法的有效性和优点. 关键词： 非线性映射 参数估计 二阶离散变分方法 伴随方程     

Numerical and physical modeling of the tomography process based on third-order nonlinear acoustic effects

The possibility of employing the nonlinear effect of generation of third-order combination waves for the purposes of medical diagnostics is analyzed. This effect can be used to reconstruct the spatial distribution of acoustic nonlinear parameters in the framework of the wave approach. Contributions of third-order nonlinear scattering itself and of the double second-order scattering are evaluated. These two competing processes evolve simultaneously and produce similar observed effects, which can nevertheless be separated. A two-dimensional experimental scheme that contains only three transmitters and one receiver, uses two primary wideband modulated waves and an introduced third monochromatic wave, is proposed. Results of the numerical and physical model experiments are provided.     

回热器的热声直流模型及其效应研究

本文由基本的守恒方程出发,获得了能描述回热器存在声直流时的非线性动力学模型及由此而导致的非线性时均热力学效应。根据所得到的模型,考察了声直流对临界声功产生率温度梯度、回热器温度分布以及脉冲管制冷性能的影响。     

A nonlinear model of thermoacoustic devices

This paper presents a nonlinear, time-domain model of thermoacoustic devices based on cross-sectional averaged equations. Heat transfer perpendicular to the device axis--which lies at the core of thermoacoustic effects--is modeled in a novel and more realistic way. Heat conduction in the solid surfaces surrounding the fluid medium is included. Contrary to the previous versions of this model [Watanabe et al., J. Acoust. Soc. Am. 102, 3484-3496 (1997)], the present version does not require artificial damping and is numerically robust. The model performance is illustrated on several examples: a prime mover, an externally driven thermoacoustic refrigerator, and a combined prime mover/refrigerator system.     

黎开管非线热声效应的研究

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...     

平衡衔铁受话器的非线性特性与失真仿真模型

平衡衔铁受话器(BAR)具有尺寸小、电声转换效率高和灵敏度高等特点。在大振幅振动时, BAR存在显著的非线性,并导致较严重的失真。利用磁路的集总参数模型(LPM)深入研究BAR的非线性,确立可表征其非线性特性的4个非线性参数,采用迭代计算方法研究平衡衔铁磁阻对非线性特性的重要影响。基于所提出的网格移动和旋转等效的有限元模型(FEM),考虑平衡衔铁磁阻的非线性,准确仿真计算得到非线性参数,再将它们代入到非线性LPM模型中,最终建立FEM与LPM相结合的失真仿真模型。实验结果表明,该失真仿真模型可比较准确地预测BAR在不同加载电压时的总谐波失真以及二次和三次谐波失真。     

Investigation of azimuthal staging concepts in annular gas turbines

In this work, the influence of azimuthal staging concepts on the thermoacoustic behavior of annular combustion chambers is assessed theoretically and numerically. Staging is a well-known and effective method to abate thermoacoustic pulsations in combustion chambers. However, in the case of, for example, fuel staging the associated inhomogeneity of equivalence ratio may result in increased levels of NO_x emissions. In order to minimize this unwanted effect a staging concept is required in which the transfer functions of the burners are changed while affecting the equivalence ratio as little as possible. In order to achieve this goal, a theoretical framework for predicting the influence of staging concepts on pulsations has been developed. Both linear and nonlinear analytical approaches are presented and it is shown that the dynamics of azimuthal modes can be described by coupled Van der Pol oscillators. A criterion based on the thermoacoustic coupling strength and on the asymmetry degree provides the modal behavior in the annular combustor, i.e. standing or traveling waves. The model predictions have been verified by numerical simulations of a heavy-duty gas turbine using an in-house thermoacoustic network-modeling tool. The interaction between the heat release of the flame and the acoustic field was modeled using measured transfer functions and source terms. These numerical simulations confirmed the original theoretical considerations.     

Surface second harmonic generation of chiral molecules using three-coupled-oscillator model

Based on the three-coupled-oscillator molecular model we proposed, the relation between the second-order susceptibilities of a chiral film and the molecular hyperpolarizabilities is given. The effect of microscopic parameters on the second-order susceptibilities is simulated numerically and the difference between the efficiencies of s-polarized second-harmonic fields induced by the left- and the right-handed circularly-polarized fundamental beams is discussed. The theoretical basis for studying second-order nonlinear optical properties of the chiral molecular media with a tripod-like structure is provided in this paper.