高液面共振圆柱形混合容器中的表面波特性

针对共振混合容器中表面波结构、演变过程和参数激励对其影响等问题,借鉴摄动展开对表面波控制方程的求解方法,探究了混合容器中自由液面表面波特性。利用共振混合容器边界条件,建立了相应的数学几何模型,以小振幅波理论为基础,采用摄动方法对模型方程进行求解;对盛有液面高度为7 cm的水溶液的混合容器,分别以36、52 Hz作为驱动频率对其表面波模式进行了数值分析,得到表面波(8,4)模式、(7,6)模式图及其波峰波谷图;探究了(7,6)模式下某一时间段内表面波波纹随时间的变化情况,对其水波波纹进行定性描述,并对(7,6)模式下的时空混沌进行了分析。研究结果表明:表面波模式会随驱动频率的增加而变得复杂,在表面波(7,6)模式完全形成前后,混合容器中的水波波峰、波谷位置发生了明显变化,共振混合参数的不稳定性会导致时空混沌的产生,并出现时空混沌与表面波条纹共存的现象。     

散体与连续体耦合系统的模态特性实验

为深入研究散体与连续体耦合这类包含复杂接触关系的系统的模态特性,以装载碎石的长方体箱体容器为研究对象,进行了模态实验方法研究.通过5组不同工况下的对比实验,探索了锤击激励和振动台激励在耦合系统模态实验中的差别和适用条件,并根据实验结果总结出散体物料百分比对结构整体模态特性的影响规律:车箱中散体物料百分比的不同会影响车厢整体的振动特性,随着物料的增多,结构的各阶频率下降,模态混淆现象逐渐增强,主要振型由弹性体振型转变为刚体振型.     

圆柱形容器中垂直激励的弱黏性流体界面波

利用两时间尺度的摄动展开法,研究了在圆柱形容器中由垂直强迫激励引起的两种互不相容液体的弱黏性流体界面驻波运动.假设在圆柱形容器中的流体是不可压的,运动是无旋的,考虑了外部激励和表面张力的影响.基于弱黏性流体的假设,流场分解为外势流部分和黏性边界层部分.由相容性条件推导出振幅方程,并给出阻尼系数的解析表达式.     

二元置换固溶体点阵驻波的研究

将点阵浓度驻波与点阵位移驻波概念统一处理后提出了点阵驻波概念，利用点阵驻模型计算了二元置换固溶体产生的漫散射振幅与原子分布所形成的点阵波振幅的定量关系。结果表明：在倒易空间中任意一点的漫散射振幅正比于该点所代表的点阵驻波（包括点阵浓度驻波与点阵位移驻波与点阵位移驻波）的振幅，利用点阵波概念首次解释了实验发现的有序化与调幅分解共存的现象，而这两类反应长期以来被经典固溶体理论认为是互不相容或不可共存的     

激励频率对扭转模态磁致伸缩导波检测性能影响

在综合考虑力-磁-声的多个物理场耦合的基础上,通过采用有限元数值仿真方法模拟扭转模态磁致伸缩导波对铁磁性管道的检测,研究激励电流频率对T模态导波检测效果的影响,并通过实验给予验证.结果表明:实验研究数据与仿真计算结果具有相同的变化趋势且存在一个最优频率;激励频率对检测效果有着明显的影响,通过调整激励频率能够使扭转模态导波幅值最大,实现磁致伸缩导波检测性能的优化.     

双层爆炸容器的振动响应特性分析

从实验测量和有限元仿真模拟两个方面,对双层结构的爆炸容器的动态响应和振动特性进行分析。通过三维数字图像相关方法(以下简称"DIC"方法),结合应变片测量法,通过获取的双层爆炸容器在不同装药强度工作状态下的三维变形场信息,对容器不同部位的位移-时间曲线进行快速傅里叶变换后。通过分析容器的主要响应频率,确定了爆炸容器的振动频谱分布情况。使用有限元软件(ANSYS)模态分析模块建立容器的有限元模型,获取容器的各阶振动模态的固有频率,确定爆炸容器工作状态下的主要振型和模态分布。实验证明了DIC方法在研究爆炸容器振动领域的可行性和可靠性;并为探索爆炸压力容器的振动特性与爆炸容器安全水平提供了新思路和重要依据。     

矩形水槽中的驻波问题

由矩形水槽里水的表面波理论导出了驻波方程,并定量研究了标准矩形游泳池中的驻波现象,计算结果与实际现象基本符合.     

温度梯度对管中非线性驻波的影响

从流体动力学基本方程出发，根据大振幅驻波理论，给出了不存在温度梯度时大振幅驻波声场的严格解，并进一步得到了存在温度梯度条件下的声场近似解．通过数值计算，分析了温度梯度对大振幅驻波场的影响．结果表明，有温度梯度时，声压级差(即相同条件下有无温度梯度声压级的差)变化总趋势随温度梯度的增大而增大；温度梯度给定时，声压级差随距离的增大而增大；温度梯度对高次谐波的影响较大，且阶次越高，影响越大．     

基于激光衍射法的水下低频声源的深度探测

为了探测水下低频声源的深度,基于声光衍射效应及润湿效应建立了可升降的光学探测系统。实验中,在自然水面放置一个铝制圆柱体,由于润湿效应导致被测液体表面发生弯曲,从而使水下低频声信号传播到水-空界面产生液体表面波。当激光斜入射到液面时,表面波对其进行振幅和相位调制,实现低频声波的声光衍射,实验上可观察到清晰、稳定的衍射图样。结果发现:改变声源深度,可得到不同声源深度的衍射图样。理论上得到了经表面波调制后衍射光场分布的表达式,基于对衍射图样的分析,推导出表面波振幅的解析式。对不同深度下声源激发产生的表面波振幅进行数值拟合,得到表面波振幅与声源深度的解析关系式,发现表面波振幅随声源深度的增加而减小,从而实现了对声源深度的探测。     

高温与液压对快堆座式主容器屈曲的影响

讨论了快中子增殖反应堆在运行工况下，主容器内液态钠的高温和液压的存在对容器的屈曲行为的影响。首先用有限元分析了聚氯乙烯圆柱容器实验模型在室温和高温、无液压和有液压时在模拟水平地震的水平力和弯矩荷载下的屈曲荷载与屈曲模态，高温使容器的弹性模量降低，从而使容器抗屈曲能力降低，而液压的存在使抗屈曲能力增加。计算结果与实验结果吻合得到很好。然后用同一程序计算了中国实验快堆钠池主要容器在室温和高温、无液压和有液压时在模拟水平地震的水平力和弯矩荷载下的静态屈曲荷载与屈曲模态，由于屈曲发生在主容器的裙座，不是在有液体的主圆柱壳上，高温和液压对屈曲荷载与屈曲模态几乎没有影响。     

1∶3内共振条件下屈曲梁的准周期运动

针对前两阶对称模态存在1∶3内共振的两端固支屈曲梁,研究其在基础简谐激励作用下的非线性振动。利用Galerkin方法对屈曲梁的振动方程进行离散,采用传统的单一时间尺度的增量谐波平衡(IHB)法追踪外激励振幅变化时屈曲梁的周期响应,并用Floquet理论对解进行稳定性和分岔分析。研究表明,由于存在1∶3内共振,随着外激励振幅的增加,屈曲梁的反对称模态被激发,继续增加外激励振幅,周期解发生Hopf分岔,演变为频谱图在外激励频率的整数倍附近存在等间距边频带的准周期运动。用两时间尺度的IHB法研究准周期运动,所得结果与四阶Runge-Kutta法的数值结果吻合。     

容器形状对液体内声波的影响

在考虑液体介质的黏热性以及非线性的基础上,结合容器形状对液体传声特性的影响,推导并得到了包含容器形状因素在内的一维声传播方程,同时利用频域展开和数值分析方法,探讨了不同形状容器中介质内声场分布.设容器具有轴对称性,其形状有圆柱、锥状和指数形.数值计算结果表明,在同样的声激励条件下,容器形状影响介质内声压幅值大小和分布,而声源位于指数形容器大端时影响更为明显.不同形状的容器中液体内的声波均具有非线性驻波特征.     

高温高压冶金用热水循环泵模态分析

为获得冶金用热水循环泵实际工作状态下的振动特性,对泵转动部件与静止部件进行了实体造型,并基于ANSYS Workbench平台对无预应力模态进行了计算,分析了温度不同导致的材料性质变化对2部件模态性能的影响.以泵外特性试验为基础,应用流固耦合技术,对常温常压与高温高压2种环境下的有预应力模态进行计算,对比了不同环境下转动部件与静止部件的各阶固有频率及振幅.从临界转速方面校核了转子系统的刚度,并给出了2部件前6阶模态下的振型.结果表明:冶金用热水循环泵零件结构和材料性质是决定其各阶固有频率的主要因素,而预应力对各阶固有频率的影响很小;不同条件下,转动部件与静止部件各阶模态的振幅几乎没有变化,零件结构形状决定了其各阶模态下的振幅;该泵的转子是一个稳定的刚性系统.     

激光衍射法测量低频液体表面波的参量

实验中实现了液体表面波光栅的光衍射,得到了稳定、清晰的衍射图样。改变表面波振幅,发现了各级衍射条纹的强度变化。理论上分析了表面波的光衍射效应,得到了衍射光强度和表面波振幅以及条纹的空间分布和表面波波长的关系。提出了测量液体的表面张力系数、表面波振幅、波长及波速等表面波参量的方法。该方法具有实时、无损和简单实用的特点。     

可视化模态实验课程的开发与实践

文中提出了一套振动模态分析的理论与实验平台体系。通过理论与实践的紧密结合,实现学生对振动模态分析的充分理解。利用电振动台对三角形铝板在固有频率下进行激励,通过实验用颗粒物(如大米、细沙等)可视化地表现结构在固有频率下激励的模态变化过程。该实验体系与传统的模态分析实验相比,具有实验过程简洁,实验结果明了,理论紧密结合实际的特点。经过实验教学的考验,实践证明为一套行之有效的振动模态教学课程体系。     

一种特殊容器含盐量的变化研究

研究一种特殊容器含盐量的变化规律.首先通过容器的构造特点,建立了容器内含盐量与时间的微分方程模型.然后进行模型求解,得出容器内含盐量随时间的变化规律.最后,分三种情况进行数值仿真,研究表明容器内含盐量的变化与注入盐水速度和排除盐水速度大小有关,同时,排除盐水的浓度逐渐趋于注入盐水的浓度.     

热声谐振管的实验研究

以氮气为工质进行了热声谐振管的自激振荡实验 ,通过实验对热声谐振管的起振温度差、自激振荡频率和压力振幅进行了研究 ,研究结果表明 ,热声谐振管的自激振荡频率随着驻波管长度的增加而减小 ,当驻波管长为 2 .2 7m时 ,振荡频率为 65.8Hz;当驻波管长为 3 .77m时 ,振荡频率为 4 2 .1 Hz;热声谐振管的振幅随着回热器两端温度差的增加而增加 ,实验中达到的最大压力振幅为充气压力的 4 .95% ;回热器两端的起振温度差受到充气压力的影响 ,实验中当充气压力为 4× 1 0 5Pa时起振温度差最小 .     

基于非定常机电转换系数的超磁致伸缩换能器输出振幅模型

为实现对超磁致伸缩超声换能器输出振幅的准确预测,由换能器的等效电路推导得到输出振幅模型,并通过阻抗分析辨识出模型中的等效参数。为提高模型的准确性,研究了激励信号的频率和电压幅值对机电转换系数的影响。通过实验建立机电转换系数与激励频率的关系曲线,插值得到不同频率激励下换能器的机电转换系数,由振幅模型得到换能器输出振幅与激励电流幅值的关系曲线。结果表明:基于阻抗分析结果建立的振幅模型能够较准确地预测换能器在谐振状态下的输出振幅,验证了振幅模型的正确性。基于插值法得到的振幅-电流幅值曲线与实验结果一致,验证了所建立的机电转换系数与激励频率之间关系的正确性,提高了振幅模型在不同频率下的准确性。     

柔性贮箱内液体晃动的分析模型

研究了贮箱内液体晃动建模中贮箱的柔性与刚性、液体自由面的晃动与非晃动之间的差别．利用液体晃动特征模态和容器结构振动特征模态将液体晃动和弹性结构振动这2个相互耦合的微分方程边值问题进行离散，从而导出了液固耦合系统的动力学方程、相应的液固耦合系统固有频率方程以及液体晃动对容器和充液容器系统对基座的作用力主矢主矩的计算表达式．通过数值计算，比较了刚性贮箱和柔性贮箱之间在液体晃动频率和晃动作用力主矢主矩上的差异；液体引入表面波假设与不计表面波动的柔性壁贮液容器在结构振动频率和作用力主矢主矩上的差别．通过对柔性贮箱内液体晃动动力学模型的无量纲化，得到了确定该动力学模型的3个基本参数，数值研究了这3个基本参数对系统固有频率、系统响应力主矢主矩的影响．     

爆炸容器动态响应的三维数字图像相关方法实验研究

通过实验测量手段研究爆炸容器的动态响应和振动特性. 通过使用3D-DIC方法获取爆炸容器在不同炸药药量情况下工作过程中的变形场信息,对容器封头和侧壁中环面的测量结果进行频谱分析得到了两个部位的主要频率,确定了爆炸罐的振动频谱分布情况. 结合有限元模拟方法,使用ANSYS软件模态分析模块建立容器的有限元模型,得到了容器各阶振动模态的固有频率,与DIC结果对比确定了爆炸罐的主要振动模态和振型,证明了本方法在研究容器振动领域的可行性和可靠性.