基于多端口波导结构的宽频带声触发器

基于线性相干及相位调控机制设计制备了两类声学触发器,所设计的声学触发器由相控单元和多端口波导结构组成,其宽度与长度分别为0.32λ和0.82λ(λ为声波波长),具有亚波长结构特征.基于相控单元的相位调制及声波的线性相干机制,分别实现了T触发器和D触发器的声学逻辑功能,且相对带宽(工作带宽与工作频带的中心频率之比)分别可以达到0.23和0.22.实验测量与数值模拟的结果吻合很好.本文所提出的声触发器具有宽频带、亚波长尺寸及结构简单等特点,可为设计新型声触发器及声逻辑门提供理论方案与原理性器件.     

低比转速径流式水轮机的流动研究及设计

非常规水轮机通常采用低比转速径流式，这种型式水轮机在国民经济建设各领域的应用越来越多，但人们对这种水轮机的研究还很少．因而针对这种水轮机如何确定流量很小等特殊条件下的导水部件型式，以及如何正确地认识导水部件内部及其到转轮前的流动状况等关系到设计参数的实现和能量性能优劣的问题，进行了理论分析、流动模型假设、结构设计，并选择了若干种方案进行能量试验验证．试验结果表明：作者采用的导水部件及流动模型是合理的，设计方案是正确的，为同类水轮机的研究、设计作了有益的探讨．     

管道泵压力脉动及振动的研究

为了研究管道泵内部的非定常压力脉动与振动的关系,采用商业软件对一比转速为221的管道泵进行内部全流场三维非定常数值模拟,计算得到不同流量工况下蜗壳内部及蜗舌附近区域的压力脉动特性.通过分析数值计算发现非设计工况下的压力脉动强度高于设计工况,蜗舌区域的压力脉动强度最大,叶片与蜗舌的动静干涉是产生压力脉动的主要原因;同时论证了压力脉动与蜗舌的螺旋角有关,非设计工况下的液流角与蜗舌螺旋角产生偏离,导致液流与蜗舌的强烈撞击.通过振动试验发现:非设计工况下的振动强度高于设计工况,叶频及其倍频是振动的主要激励频率,蜗舌附近区域的振动强度高于远离蜗舌区域,压力脉动的发展趋势与振动强度的发展趋势基本符合.这表明了压力脉动是管道泵产生振动的主要激励源.     

基于附壁射流理论的全射流喷头射流元件设计

采用附壁点模型及控制面模型分析射流附壁模型,推导出附壁半径,以及对应各种位差时的附壁距离的计算方法.编程对10PXH,30PXH隙控式全射流喷头射流元件的附壁半径、附壁距离进行了初步计算,计算结果与实际采用的结构尺寸基本吻合,可以用来指导射流元件的结构设计.并利用木村模型对射流核心区域的流动进行了分析,核心区域的计算结果表明射流元件内附壁现象基本上发生在初始段内.     

离心泵多工况水力设计方法

针对现有的离心泵水力设计方法仅满足单点设计工况性能,无法满足其他工况性能的问题,提出一种离心泵多工况水力设计方法.以单点设计的关键几何参数值为初始条件、多工况的扬程为约束条件、多个工况的加权平均效率最高为目标,同时采用自适应模拟退火算法对离心泵多工况能量性能计算模型进行求解.最后根据比转数为129.3的离心泵3个工况点的能量性能要求,在考虑权重的基础上提出了2种多工况水力设计方案.数值计算结果表明：2种多工况设计能基本满足3个工况点的能量性能要求,误差均在5%以内.     

Broadband acoustic focusing by symmetric Airy beams with phased arrays comprised of different numbers of cavity structures

We realize broadband acoustic focusing effect by employing two symmetric Airy beams generated from phased arrays,in which the units of the phased arrays consist of different numbers of cavity structures, each of which is composed of a square cavity and two inclined channels in air. The exotic phenomenon arises from the energy overlapping of the two symmetric Airy beams. Besides, we demonstrate the focusing performance with high self-healing property, and discuss the effects of structure parameters on focusing performance, and present the characteristics of the cavity structure with straight channels. Compared with other acoustic lenses, the proposed acoustic lens has advantages of broad bandwidth(about 1.4 kHz), high self-healing property of focusing performance, and free adjustment of focal length. Our finding should have great potential applications in ultrasound imaging and medical diagnosis.     

基于近零折射率材料的声非对称聚焦透镜

研究基于近零折射率声子晶体的声非对称聚焦透镜。声非对称聚焦透镜的两侧分别为竖直平面与圆弧面结构,由于近零折射率材料的声波方向选择性,当声波从竖直平面一侧入射时,可以通过透镜,实现高性能声聚焦效应;而当声波从圆弧面一侧任意方向入射时,声波无法通过透镜,从而实现同时具有聚焦与非对称传输特性的声学透镜。在此基础上,改变透镜圆弧面的曲率半径,可以调控非对称透镜的正向聚焦焦点位置,且声非对称传输性能保持不变.此外,透镜内部的刚性散射体对声非对称聚焦性能的影响较小。研究结果表明所设计的声非对称聚焦透镜具有多功能、单一结构及高鲁棒性等优点,为设计新型近零折射率声学器件提供相应的理论方案与实验参考.     

避免离心泵轴功率过载的若干途径

针对离心泵轴功率随流量增加而不断增加在大流量区运行易过载的问题,本文从泵的速型、使用及水力设计等方面提出个余种避免轴功率过载的途径,并分析了各种措施的原理及优缺点。结果表明,只要根据具体问题选择适当的方法,过载问题是完全可以解决的。     

离心泵汽蚀过渡过程瞬态特性分析

为了对离心泵汽蚀过渡过程的瞬态水力特性进行分析,采用全汽蚀模型且不考虑水中溶解性气体对汽蚀的影响,再通过计算流体力学软件CFX对离心泵叶轮流道内汽蚀过渡过程进行了数值模拟计算,并与试验结果进行了对比.结果表明:数值模拟结果与试验结果的变化趋势基本一致,汽蚀过渡过程中叶片背面气体体积分数随汽蚀余量的降低而逐渐增大,当叶片工作面的气体体积分数大于0时,汽泡相开始堵塞叶轮流道,进而影响叶轮内部能量的交换和传递;汽蚀引起的旋涡使得叶轮流道内的速度出现无规律波动,从而造成靠近旋涡区和叶片工作面通道内的速度和载荷增大;扬程在随汽蚀余量的降低而缓慢降至一定程度后再次急剧下降,不同工况下扬程波动的幅度有所不同,小流量时扬程波动幅度最大.     

分流叶片离心泵叶轮内变工况三维数值分析

对带分流叶片的离心泵叶轮不同工况下的内部流动进行数值模拟分析．计算采用雷诺时均方程和修正了的κ-ε湍流模型,在压强连接的隐式修正法建立的压力速度校正方程基础上,利用贴体坐标系和交错网格技术进行计算．计算结果揭示了带分流叶片的离心泵叶轮内部湍流流动不同工况下的速度分布及压力分布规律,对叶轮内部流动状况进行了分析和研究．结果表明：随着流量的增加,叶轮内相对速度增大明显;叶轮内整体动压随流量增加而下降,动压在叶轮内的分布场为大流量比小流量更加均匀．