矩形管道内驻波声流的数值模拟

基于边界层理论,建立边界速度数学模型研究矩形管道中Rayleigh声流现象.此数学模型采用3阶的谱元方法求解,驻波声场对流体流动的影响采用壁面处的声边界速度来表达,同时引入雷诺数来分析非线性项和黏性项的重要性.数值结果表明:在2维和3维情况下,声边界速度模型均与近似解相符.声边界速度模型和近似解的差异来源于对非线性项的处理.与近似解相比,声边界速度模型的优势在于能考虑流体流动的非线性效应且仅要求矩形管道的特征尺寸的2倍小于波长.在2维情况下,回流区的涡心位于管道高度的1/4;而在3维情况下,回流区的涡心则靠近壁面.在壁面附近,非线性项的影响不能忽略;而在上下2个涡心的中间位置,非线性项比黏性项更加重要.     

基于POLYFLOW的管道黏弹性流体流动数值模拟

借助POLYFLOW软件分析了方型截面管道内黏弹性流体的流动参数,研究表明:管道内流体不仅存在着轴向流动,还存在着回流运动,即在流体流动方向存在着二次流动和流层颗粒分散混合现象.     

电磁流动成像测井识别气-水层流的信号处理方法

针对大斜度或水平气井中最常见的气-水分层流动,研究利用电磁流动成像测井判别分层流和波状流的方法.首先,分析水平或微倾圆形管道内较常见的气-水两相流型在管道截面上的特征,建立流体分布模型;其次,模拟流体分布模型的电磁流动成像测井响应,分析仿真数据特点;再次,提取仿真数据中与流体分布相关的特征参数,该参数不仅用于判定流体分布模型,而且用于计算分层流模型中的水层高度,从而求取持水率;最后,研究水平气-水两相流型在流动截面上流体分布模型的变化规律,实现气-水层流判别.仿真数据研究结果表明,用这种方法可以实现气-水层流判别和持水率求取,避免了图像重建的过程,计算简单速度较快.     

运用变量代换求阻抗极值点

在正弦交流电路中，电路阻抗是电路参数和信号频率的函数，当电路某一参数或信号频率发生变化时，二端网络的总阻抗会出现极值，因此常会遇到阻抗极值点的计算。由于复阻抗一般由Ｒ、ｘＬ、ｘＣ构成复数分式，其模及其对某参数的导数式非常繁杂，以致某些看似简单的习题，...     

浆状管道输送的设计计算

本文对浆状管道输送系统及其特点进行了简要介绍.给出了两相流中主要设计参数,如浓度C、流体流动系数C_d、物料颗粒在液体中的沉降速度v_t、流体的临界速度v_d等的计算公式及选用图表.并给出了对于不同物料流动状态的压力损失计算公式及浆状管道输送的理论设计计算步骤.     

放大电路频率响应的类比教学方法

放大电路频率响应教学内容是模拟电子技术课程的重要内容,大部份学生在理解这一部分内容时都存在着困难。该文针对放大电路频率响应的教学方法进行探讨;提出了先计算分析电容电阻构成的分压电路的频率响应,然后过渡到放大电路频率响应计算分析的类比教学方法,从而使学生深入了解放大电路中产生频率响应的原因,同时通过简单计算放大电路中耦合电容、旁路电容,以及晶体管等效电容所在回路的时间常数,通过类比得到放大电路的频率响应,降低放大电路频率响应计算分析的复杂程度,使教学事半功倍。     

单片机控制的微流控芯片微型气动装置系统设计

微流体控制和驱动技术是微流控芯片（Microfluidic Chip)的发展和应用的关键技术之一,介绍了一种基于STC90C516RD+系列单片机控制和驱动微流控芯片内管道内液体的电路结构设计。设计的微流控芯片上集成了微管道、微阀和气动微泵等结构,单片机通过外部的独立按键选择和控制电磁阀,实现对微流控芯片内的进样管道选择和流体控制。该系统结构简单、稳定可靠,适宜作为独立的系统实现微流控芯片的复杂控制。     

二维声学超材料透镜的设计与实验

基于等效媒质理论提出了一种由新型声学超材料设计的渐变折射率透镜.根据电磁学与声学基本参数存在的类比关系,参照电磁人工材料设计中提取单元结构的等效电导率和等效磁导率的方法,分别提取单元结构的等效弹性模量和等效质量密度,并进一步求得其等效相对阻抗和等效折射率,对设计的透镜进行有限元数值仿真在宽频范围内得到了与实验一致的偏折角度.该透镜由光敏树脂3D打印制成,与传统透镜相比,它具有尺寸小、设计简单、精度高,重量轻等特点.仿真结果和测试结果吻合较好,进一步验证了声电类比设计方法的可行性,为设计宽频带新型声学参数人工材料提供了一种新途径.     

喷管内流体流动状况的理论分析和数值模拟

对喷管内流体的流动状况做了详细的理论分析,主要对喷管中管道截面积和几个状态参数之间关系进行分析,如管道截变化对流体流速、马赫数、压力、温度等参数的影响,得到喷管截面的变化规律不仅仅取决于流速的变化情况,而且还与其他状态参数有关,尤其是马赫数.最后通过模拟缩放喷管与理论进行对比分析,表明模拟是正确的,且管道内气体流场特性的数值模拟在实际工程中是可行的.     

流体管道压力信号的高精度实时滤波方法

针对流体管道压力数据的特征,设计了管道泄漏实时高精度检测与定位的压力信号采集方法;在此基础上基于对压力信号的分析,设计了一种压力数据高精度实时组合滤波方法,分别应用低通滤波、陷波滤波和小波滤波对压力信号进行实时滤波处理,并给出了滤波方法中每个步骤的选择依据,以及参数选择方法.该滤波方法在滤掉压力信号中噪声的同时,较好地保留了压力变化的幅值和相位信息,从而有效提高泄漏定位精度.通过流体管道试验仿真系统和实际管道数据的仿真验证和试验,证明了该滤波方法的有效性.     

普遍声逆散射微扰论与形式参数展开法

使用第一作者提出的形式参数展开法给出了在Ｂｏｒｎ 和Ｒｙｔｏｖ 变换下的有限形式声衍射层析成像理论算法．所给出的Ｂｏｒｎ 变换下的有限形式重建公式对散射体的要求比较松,适用于一类中强散射情况,而且计算量也不大．Ｒｙｔｏｖ 变换下的有限形式重建公式,因涉及广义散射,所以Ｓｏｍ ｍ ｅｒｆｅｌｄ 辐射条件不再成立,用它进行重建仍有很大困难．本文还给出了单频任意波阵面入射波情况下更普遍逆散射微扰论,包括Ｒｙｔｏｖ 变换下积分形式声逆散微扰理论．     

An effective absorbing boundary algorithm for acoustical wave propagator

In this paper,Berenger's perfectly matched layer(PML)absorbing boundary condition for electromagnetic waves is introduced as the truncation area of the computational domain to absorb one-dimensional acoustic wave for the scheme of acoustical wave propagator(AWP).To guarantee the efficiency of the AWP algorithm,a regulated propagator matrix is derived in the PML medium.Numerical simulations of a Gaussian wave packet propagating in one-dimensional duct are carried out to illustrate the efficiency of the combination of PML and AWP.Compared with the traditional smoothing truncation windows technique of AWP,this scheme shows high computational accuracy in absorbing acoustic wave when the acoustical wave arrives at the computational edges.Optimal coefficients of the PML configurations are also discussed.     

三相流体非均匀饱和多孔岩石声学模拟与分析

多孔岩石岩性、孔隙度、渗透率变化,导致流体饱和度在储层中非均匀分布.传统的基于流体均匀混合的双相介质模型不能用于计算流体非均匀饱和岩石的声学性质（纵、横波速度）.依据三相流体Brooks-Corey模型、Gassmann理论和边界理论提出了有效计算中观尺度下非均质多孔岩石三相流体非均匀饱和时岩石声学性质的方法,为研究三相流体非均匀分布对岩石声学性质影响提供理论与方法,并建立了在毛管压力平衡状态下非均匀饱和多孔岩石声学性质与总含水饱和度的定量关系.揭示了不同流体饱和状态下纵、横波速度随总含水饱和度的变化规律.实例模拟分析表明,多种岩性岩石组成的多孔岩石储层三相流体非均匀饱和时,纵波速度随总含水饱和度的变化趋于连续变化,而流体均匀饱和岩石,仅在接近完全含水时,纵波速度有明显变化.流体饱和度分布均匀与否对横波速度没有影响,但岩石三相流体饱和与两相流体饱和时相比,横波速度随总含水饱和度的变化特征更加复杂.     

超声波降解水中有机污染物技术

超声波技术广泛应用于医疗诊断、清洗、探伤、加工、无损检测、污水处理等领域,为了给超声波污水处理试验以及实际应用时选取合适的频率、声强、温度等环境提供理论依据,对超声波空化降解机理做了研究,从理论上分析了声强、频率、温度等因素对降解效果的影响,阐述了超声波技术在废水处理领域的研究现状和进展,并对今后这方面的研究予以展望.     

水陆无线传感网络对比

地面无线传感网络是由电磁波来通信,而水下传感网络是利用声信号建立起来的自组织无线网络。文章详细介绍了两种无线传感网络在通信信道特点、应用的不同分类及节点特点方面进行了对比研究。     

多孔纤维吸声材料填充蜂窝结构的声学性能

本文理论研究了多孔纤维吸声材料填充矩形蜂窝结构的声学特性.假设周期蜂窝结构将多孔纤维吸声材料划分为独立周期子空间,理论建模中选取单个蜂窝胞元进行分析.蜂窝结构内部的多孔纤维吸声材料采用等效流体模型进行模拟,斜入射的声波在各个子空间呈驻波分布,由声场的声压和速度可积分得到通过蜂窝结构入射平面和透射平面的能量流,从而得到多孔纤维吸声材料填充蜂窝结构的吸声及传声损失性能.与单一多孔纤维材料声学性能的对比发现,多孔纤维吸声材料填充蜂窝结构的吸声性能得到了有效提高.基于理论模型,进一步分析了结构参数对多孔纤维吸声材料填充蜂窝结构吸声/传声损失性能的影响.     

基于算子优化的Fourier有限差分法保幅叠前深度偏移

从声波方程的单程波分解出发,对传统波动方程叠前深度偏移的传播算子和边界条件进行优化,推导出基于优化算子的保幅边界条件和3个新偏移算子。通过应用新算子和边界条件,断层和倾斜层处的成像效果有明显改善,并且叠前深度偏移的质量也得到提高。模型试算和实际资料处理结果表明,使用优化的边界条件和偏移算子,能够提高横向速度变化情况下的成像精度。     

低渗透岩石声学特征及在含气性预测中的应用

针对低渗透储层含气性定性识别、定量预测困难等问题,开展了模拟地层条件下的声学岩石物理实验,定量 研究了围压、孔隙压力、有效应力和孔隙流体等对纵、横波速度的影响。系统分析了纵横波速度、弹性参数等与含气饱 和度的关系,并基于Krief 弹性参数预测方法对实验结果进行了验证分析。实验和数值模拟结果表明,岩石的声学性 质受孔隙度、压力、孔隙流体性质等因素的综合影响,纵横波速度比波阻抗交会和纵横波平方交会截距对孔隙流体 性质较为敏感,可用于含气储层的识别与评价,对利用声波测井资料进行储层流体性质识别具有重要指导意义。     

基于多重散射理论的二维声子晶体带结构计算

二维固体结构声子晶体如平板、板壳在结构材料的减振、降噪方面有广泛的应用,研究二维固体结构声子晶体的禁带特性,对减振、降噪结构材料及声学滤波器的设计有重要的理论指导意义.用声子晶体带结构计算的多重散射理论,计算了二维碳一环氧树脂声子晶体的能带结构.结果表明,将波速较大的碳柱体按正方形周期排列放入到波速较小的环氧树脂中,在布里渊区两个主要方向上出现了完全禁带.     

驻波管中介质板复透射系数的修正计算方法

为提高驻波管中复反射、复透射系数测试精度,基于驻波管中四传感器法,分析了透射管内透射反射波对测试精度的影响,推导出经修正的单层和多层介质板的复反射、复透射系数计算公式.通过对有机玻璃的测试,比较了透射管开口末端和吸声末端对测量结果的影响;通过对海绵与人造革复合结构的测试,比较了声波正、反向入射对复透射系数的影响.实验结果表明,修正公式能够提高驻波管中单层或多层介质板的复反射、复透射系数测试精度,降低对透射管末端吸声性能的要求.对多层均匀介质板,正、反两方向上的正入射复透射系数相同.