多阶梯圆盘辐射阻抗的计算与分析

根据频率方程设计弯振阶梯圆盘时,若盘的工作频率一定,其基底厚度和半径可以有多种变化.为提高辐射效率,希望辐射阻尽可能大.作者利用叠加法,以二阶梯圆盘为例,推导出多阶梯圆盘辐射阻抗的计算公式,计算了阶梯数目一定时,相对辐射阻抗与基底厚度的关系,也计算了基底厚度一定时,相对辐射阻抗与阶梯数目的关系.结果表明,基底厚度越大、阶梯数目越多(对应的半径也越大)的阶梯盘,其相对辐射阻越大,但辐射抗的变化规律并不明显.     

阶梯圆盘复杂设计程序中参数初值的确定

 阶梯型圆盘辐射体因其大辐射面积、高辐射效率等优点在大功率超声领域获得了广泛的应用.由于阶梯圆盘的频率方程中包含特殊函数,且方程数目多,利用数值计算方法进行编程求解,很是耗时费力.通过对基底盘、阶梯盘和厚度等同于基底与阶梯厚度之和的平圆盘的大量计算,发现在同频率条件下,单节线阶梯圆盘的半径和节线半径与厚度为中凸部分(基底与阶梯厚度之和)的平圆盘的相应值比较接近,这就为多节线阶梯圆盘复杂设计程序中参数初值的快速确定提供了一种方法.     

厚圆盘基频振动声场指向性

 指向性是描述声场特性的一个重要指标.因中厚盘弯曲振动的解析解难以得到,数值计算了3种边界条件下弯振厚圆盘基频振动下的辐射声场指向性.计算结果表明,对几何尺寸相同的厚圆盘,在基频振动模式下,固定边界下弯振厚圆盘辐射声场指向性最尖锐,简支居中,自由边界盘的辐射声场只有旁瓣,没有主瓣,指向性不好.与线度相同的薄圆盘相比,厚圆盘的指向性更加尖锐.     

矩形平板和矩形阶梯板的辐射声场指向性

利用有限元方法,提取板中各微元振幅,迭代计算了平板和阶梯板所产生的辐射声场,并测试了所加工的平板和阶梯板的声场指向性。结果表明:在平板中沿x轴与平板垂直的平面,声场指向性在轴线方向存在主瓣,但是在其他方向同时存在副瓣,副瓣声能分布较多,声能分散。在阶梯板中沿x轴与阶梯板垂直的平面,声场指向性在轴线方向存在开角较小的主瓣,声能分布主要集中在轴线方向;在沿y轴与阶梯板垂直的平面,声场指向性在轴线方向也存在开角较小的主瓣,同时在轴线方向之外存在副瓣,但副瓣声能分布较少,故声能主要集中分布在轴线方向。因此,阶梯板的声场指向性优于平板指向性,实验测试与理论计算结果相吻合。     

纵振-方形声源辐射声场的计算

指向性是描述声源的一个很重要的声性能参数.边界自由条件下,方形薄板没有位移解析解,加之纵振换能器在激励方形辐射板时与板有一定的接触面积,不能视为点接触,这增加了计算纵振一方形辐射声源指向性的难度.本文基于对瑞利积分公式的离散,结合有限元数值计算方法,计算了不同激励面积下方板的指向性.结果 表明:激励面积将影响方板表面节线分布和纵弯系统的共振频率,进而影响辐射声场的指向性.激励面积较小时,声场指向性较差;激励面积不断增大,方板表面节线组成的圆角正方形逐渐减小且系统共振频率增大,声场指向性逐渐尖锐.     

非均匀桨结合后掠桨尖的旋翼厚度噪声研究

针对普通直升机存在噪声大的问题,分析了一种将桨叶间距非均匀与桨尖后掠二者相结合的旋翼的厚度噪声。通过FW-H方程的Formulation1A公式计算了该旋翼在不同桨叶间距和桨尖后掠角情况下的厚度噪声。计算结果表明,在桨盘平面内距离桨毂中心3m处,桨尖后掠角度为80°时的厚度噪声约比无后掠的普通旋翼的厚度噪声降低3dB,采用将非均匀桨与桨尖后掠二者相结合的旋翼可以在降低厚度噪声的同时明显减小特征线谱的幅值,此外还可明显改变旋翼在桨盘平面内的指向性。     

基于Mindlin理论新型阶梯环型变幅器弯曲振动特性研究

阶梯型辐射体具有辐射面积大、辐射效率高等优点,在大功率超声领域被广泛应用。在高频大功率声辐射条件下,薄盘的机械强度明显不足;因此应考虑用厚板。从声学工程力学应用角度研究,基于Mindlin理论推导了新型阶梯环形变幅器自由边界条件下的弯曲振动频率方程;并对频率方程进行数值求解和有限元模拟及实验测试;同时还研究了各结构参数及材料对变幅器频率的影响。结果表明,自由边界条件下,有限元模拟结果与厚板理论计算结果都比较接近实验测试结果,误差较小。当其他参数一定时,在厚板范围内,前三阶频率随圆盘基底厚度、圆盘厚度的增加而增加;随内半径和外径的增加减小;随阶梯半径的增大而增大。所取材料的前三阶有限元模拟频率与厚板理论计算结果误差较小,其中45号钢频率最大,而铜频率最小,铝频率居中,研究结论对大功率阶梯型辐射体及辐射器的设计和应用提供理论参考和频率调试依据。     

膜盘联轴器纯扭转应力应变的一种解析解法

由于膜盘联轴器壁厚极薄,工作时变形较大,非线性较明显,运用小变形条件下的弹性力学方法求解应力应变会有较大误差.考虑到联轴器纯扭转的轴对称性及膜盘轮缘轮毂厚度远较盘面厚度大等特点,可假设膜盘轮缘与轮毂完全刚性,膜盘盘面圆半径变形前后不变并运用其他通用的力学假设,就可对大变形纯扭转条件下膜盘联轴器的应力应变进行分析求解,得出任意膜盘型面应力应变的分析解.对双曲线型、梯型及等厚度型三种典型的膜盘型面的计算结果表明:双曲线型面是膜盘抗扭的理想型面,其应力分布完全均匀,无应力集中现象.对双曲线理想型面的偏离越大,膜盘应力越向内缘集中,变形加大.这为膜盘联轴器的设计提供了重要的理论依据.     

土星盘面倾角的变化研究

根据地球、土星的平轨道根素和土星轴的指向,提出了一种计算土星盘面与地球观测者视线夹角的几何方法。计算表明土星的下一个秋分日为2025年5月22日,在2025年3月23日,地球将穿越土星盘面（土星侧对地球,盘面倾角为0°）。2017年10月16日（±1日）,土星盘的倾角达到最大,数值为26．99°。15年后的2032年5月11日（±1日）,土星盘的另一侧达到最大倾角,数值为-26．96°。土星轨道面相对于黄道面的倾角对计算结果的影响不超过±0．32°。     

纵振激振面积对条纹振动矩形板声场指向性的影响

在大功率超声应用中,纵振激振换能器与阶梯板间有一定接触面积,导致振动节线与凸台边缘不重合。利用数值计算和有限元分析相结合的方法,研究了(8,0)条纹振动模式下激振源面积大小对矩形板声场指向性的影响。结果表明,对尺寸为180mm×120mm×5mm(长×宽×厚)的矩形薄板,随着激振源半径增大,条纹振动节线逐渐弯曲,(8,0)模态共振频率增大,指向性尖锐程度减小。当观察平面垂直于矩形板表面时,沿y轴方向指向性更为尖锐。当半径增大到12 mm时,副瓣已明显出现,故对该矩形板,应选择激振源半径在8mm以内。     

一种新型径向复合阶梯盘形压电变压器

提出一种新型径向复合压电陶瓷变压器,并应用等效电路方法对阶梯金属圆环和厚度极化的压电振子的径向振动,以及阶梯厚度比与最大电压增益及机电耦合系数的关系进行分析.得到的此变压器的等效电路,推导出输入阻抗、共振频率、反共振频率、电压增益和功率效率的解析解,并将计算所得的共振频率、反共振频率与ANSYS模拟结果进行比较验证.结果表明:变压器在共振频率驱动下获得最大电压增益,在共振频率和反共振频率下获得最大功率效率;电压增益和功率效率在固定频率下,都存在着最佳负载.     

X射线Bragg-Fresnel元件中金属吸收层的热变形问题

研究 X射线 Bragg- Fresnel元件中金属吸收层的热变形问题 .给出因 X射线辐射引入的热载荷所产生的金属吸收层衍射图形尺寸膨胀量及金属吸收层热应力的计算结果 .探讨 X射线 Bragg- Fresnel元件基底材料的选择和厚度尺寸与元件在热载荷作用下热变形的关系     

高速推力盘热弹流润滑性能的研究

从推力盘的实际工作情况出发，用数值计算联立求解雷诺方程、弹性位移方程、油膜厚度方程、润滑油粘度和密度方程、速度方程、能量方程以及界面温度方程，得出了高速工况下推力盘热弹流润滑接触问题的完全数值解，计算出平均速度、载荷、锥角、润滑油粘度与推力盘最小油膜厚度的关系，并以Сапвыков的实验结果对文中数值计算结果进行了验证     

界面电子转移对纳米TiO2薄膜导电性的影响

研究纳米TiO₂薄膜的导电性与薄膜厚度和基底材料的关系. 结果表明， 沉积在Ti和Si基底上的TiO₂薄膜的电阻率随着膜厚的 增加而非线性增大, 分别经历了导体、 半导体到绝缘体或半导体到绝缘体的电阻率范围的变化过程， Ti O₂薄膜导电层厚度也不相同， 沉积在玻璃表面TiO₂薄膜为绝缘体. 这些现象是界面电子在界面的转移所致， 基底材料与薄膜功函数差的大小决定了导电层厚度.     

圆形槽波导振荡器中径向盘厚度和阻抗的关系

为了实现具有较大阻抗的圆形槽波导与阻抗较小的有源器件之间的阻抗匹配,在W波段圆形槽波导振荡器中采用了径向盘结构,通过改变径向盘的厚度来调节输入阻抗的大小.用完全匹配层将圆形槽波导的开放边界截断为有限区域后,应用有限元法分析基于圆形槽波导的毫米波元件.为了避免传统的有限元方法所遇到的伪模式问题,选用了棱边元对圆形槽振荡器中的径向盘结构的输入阻抗进行数值计算.得出了频率在85～100GHz之间,对应于不同的径向盘厚度的输入阻抗.径向盘的厚度小于0.3mm时输入阻抗较小.计算结果为用于W波段圆形槽波导振荡器的径向盘的优化设计提供了依据.     

方形环状活塞声源的辐射声场研究

研究了方形环状活塞声源的辐射特性,利用瑞丽积分,计算了它的远场辐射声压分布以及指向性公式。并绘出了辐射声压的远场指向性图,同时与圆形环状活塞声源的指向性作了对比．结果表明,当方形环状活塞的尺寸一定时,辐射频率增大,辐射声场指向性增强;在同一声波频率以及相同尺寸的情况下,方形环状活塞要较圆形环状活塞的远场指向性更尖锐．     

弯曲振动阶梯形圆板辐射声场研究

推导了弯曲振动阶梯形圆板一阶振动的辐射声压及指向性表达式,模拟出自由边界条件下阶梯形圆板轴对称弯曲振动辐射声压的指向性图,并与薄圆板、改进的弯曲振动板和实验测量的阶梯形圆板声场指向性图作了对比.结果表明,阶梯形圆板声场的指向性比薄圆板有很大改善,比改进的弯曲振动板声场指向性更尖锐,理论获得的指向性图与Gallego通过实验测量的指向性图符合很好.这为设计和利用这类弯曲振动板辐射器提供了一定依据.     

矩形活塞声源辐射声场研究

研究了矩形活塞声源幅射声场的特性.利用瑞利积分,计算了矩形活塞声源幅射声场的声压分布,画出了声压分布图,并分析了辐射声场的指向特性.结果表明,随着活塞尺寸的增加,声场指向性将变得尖锐.这一结论为进一步研究平面型声聚焦阵提供了理论基础.根据惠更斯原理,推出了由m个矩形活塞构成的相位阵的三维声压分布,并指出了辐射声场的指向性.     

扩散材料光反射比简易测试新原理与方法

基于圆盘扩散材料在其盘轴上形成的照度特性,提出一种简单可行的,较为准确的测试材料光反射比的原理和方法,并就7种盘面的亮度和光反射比进行测试和原理、方法的验证.结果表明:将照度计探头置于光场外能有效地避免探头对入射照度的影响,克服了传统方法的缺陷;对于不同盘面,在两种不同的条件下进行测试,表面亮度或光反射比具有相当好的一致性,最大相对误差未超过2.1%,说明所提出的测量原理和方法具有相当好的可行性和准确性.     

电子封装器件翘曲问题的数值分析

考虑玻璃态转变温度（tg）对材料性能的直接影响，运用三维有限元分析法分别对单芯封装器件及多芯封装器件由于热变形引起的翘曲问题进行了分析，同时着重探讨了封装器件中各种材料的尺寸变化对翘曲的影响．计算结果表明：在单芯封装中，基底与芯片厚度比和封装材料与芯片厚度比的变化对翘曲影响较大，基底与芯片面积比和粘结层与芯片高度比的变化对整体翘曲影响较小；在多芯封装中，随着芯片厚度的增加，整体翘曲减少，而粘结层的厚度对整体翘曲影响较小，基底尺寸影响较大．这一结果为进一步封装设计提供了理论依据．