静态声空化泡内外的质量交换

研究表明声空化泡内外存在着不可忽略的质量交换,但目前的研究主要针对激烈脉动型的声空化泡.本文利用驻波声场的Bjerkes力稳定悬浮非激烈脉动型声空化泡（静态声空化泡）来研究泡壁处气液间的质量交换特性.结合实验结果,我们分析了驱动声压、气体种类、液体的黏度、表面张力,饱和蒸汽压等因素对静态声空化泡内外质量交换特性的影响.同时,我们设计的实验系统也为气液传质特性测量提供了一种方法.     

基于主动射流的汽车后视镜区域气动噪声控制

使用大涡模拟和声扰动方程求解后视镜区域气动噪声的非定常流场和声场.通过比较前侧窗19个测点能量平均总压力级的仿真和试验结果发现,两者仅相差2.3 dB(A),它们频谱变化趋势相同,量值差异较小.在此基础上,建立了主动射流模型,并改变射流位置、方向和速度等参数,采用子域仿真方法得到最优射流方案.将最优射流方案置于整车气动噪声仿真模型中,通过与原始模型对比发现,主动射流增大了后视镜尾部的时均压力,减小了压力梯度,降低了后视镜区域涡流强度,使整车气动阻力系数减少0.002,前侧窗网格节点能量平均的总声功率级降低1.8 dB(A),湍流脉动总功率级降低0.3 dB(A).     

水平管内气液两相泡状流的紊流结构

用热膜探针对内径为35mm的水平管内泡状流中的紊流结构进行了测量，发现在管道下部非常低的局部含气率处，紊流脉动速度和紊流强度与单相液流时的相应值类似，而在管道上部的高含气处，气泡的出现极大地增强了脉动和紊流强度，局部的紊流强度是局部含气率的强函数，靠近管中心稍偏上的区域在一定的参数范围内，相应于较高气流折算速度的紊流脉动和紊流强度低于气流折算速度的相应值，紊流强分布规律从铅垂方向到水平方向随测量角增大击趋于对称。     

液体超声驻波声场实验研究

研究了以蒸馏水为介质的驻波声场对微小颗粒群的作用,观察了颗粒群的运动规律,并应用声流和声辐射压力理论对其进行分析.运用谱分析方法,探讨了驻波声场中的空化现象.结果表明,大部分颗粒在声压波腹处聚集,而在声压波节处明显出现了高次谐波,说明空化效应发生在声压波节处.     

基于柴油机微粒沉降的脉动湍流管流内近壁流场特性

根据湍流管流中柴油机微粒热泳沉降和湍流脉动沉降研究的需要,对脉动排气时排气管内近壁流场的分布特征、影响因素以及变化规律等进行了研究;分析了脉动排气时气流速度的脉动振幅和脉动频率对管内近壁处温度场和湍动能场的影响.研究结果表明,与稳态排气流动相比,脉动排气时近壁流场的分布和变化特征有很大不同,从而会对微粒的热泳沉降和湍流脉动沉降产生很大的影响.     

过冷沸腾中热声振荡驻波自激形成的实验研究

借助工程信号处理的时域和频域方法,详细分析了竖直管内过冷沸腾中热声振荡特性,获得了热声振荡驻波自激形成与主流过冷度的关系．实验表明,当主流过冷度较大时,过冷沸腾声振荡具有多频性;随着过冷度的下降,多频的声振荡逐渐在管道长度方向上发展为具有单一高频的热声驻波;当过冷度下降到致使加热面接近饱和沸腾时,空泡群脉动所致低频压力波动将取代高频热声振荡驻波．在此基础上,提出了验证热声振荡驻波形成与否的相关判断原则,它可方便地应用于过冷沸腾传热工况的诊断之中．     

空气中声速测量实验研究

通过实验，应用相位比较法和驻波法对空气中的声速测量进行了研究．结果表明，声波在空气中传播的主要能量损失为粘滞吸收；应用相位比较法，以直线为基准位置、取值间隔为半波长，对声速的测量结果最为精确；驻波法中形成的声场不是理想驻波场，且波节处振幅不为零．     

自由振动圆柱绕流近尾迹湍流普朗特数

对自由振动圆柱后尾迹中的湍流普朗特数进行了实验研究 ,并与刚性柱体尾迹的结果作了比较 .加热圆柱后的流场温度比环境温度高 1℃左右 ,对流场影响很小 .用自制的X热线和一根冷线相结合的三线探头测量速度和温度的脉动 ,并用激光测振仪测量了该柱体的振动情况 .结果表明 ,在自由振动后的尾迹中 ,湍流脉动引起的能量输运能力比动量输运能力强 ,湍流的梯度输运假设与实验结果符合较好     

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.     

对称Helmholtz声源圆柱形波导的声学谐振特性

为了构造增强型驻波声场分离烟气颗粒,设计了一种具有对称Helmholtz声源的圆柱形波导驻波增强发生装置.以柱腔的谐振频率作为Helmholtz共振器的共振频率制作声源,通过理论和实验研究了该装置柱腔的共振频率随谐振阶数的变化、驻波的时空变化和声能分布,比较了有无Helmholtz声源装置驻波的时空变化,并通过实验展示了烟气颗粒在装置中的分布特征.结果表明:装置运行在设计频率时能够实现共振;一对相反相位Helmholtz声源在柱腔内产生了强驻波,在相同条件下,其强声场区的最大声压幅值是同相位的2.75倍,是无Helmholtz声源时的13.3倍,使烟气颗粒产生了聚散性分离.该装置具有结构简单、驻波品质高、声压强度大等优点,因而可广泛用于烟气颗粒分离.     

驻波法测量空气中声速实验的探讨

针对驻波法测量空气声速实验中存在的问题,通过理论推导,探讨了声波位移波动方程和声压波动方程之间的关系,使学生对超声波声场有了较为深刻的认识.     

驻波法测量拉萨地区声速的实验探讨

文章从理论方面推导驻波声场中的声压方程,分析驻波法的实质;通过实验测量了拉萨地区大气中的声速,分析海拔对声速的影响;比较实验值和理论值,得出了拉萨地区大气中的声速值。     

浸没式超滤膜过滤器内流场的数值模拟

利用计算流体动力学(CFD)方法对浸没式超滤膜过滤器内的流场进行数值模拟,通过计算得到过滤器内流体速度场,压力场和紊流强度的分布情况,并针对膜组件放置位置不同,对3种方案进行分析比较.结果表明,在过滤器后端壁面处会形成回流区,影响水流均匀分布;两膜组件之间间距较小的情况下,会降低膜表面的水流紊动强度,这有利于均匀布水和颗粒的沉积,从而提高过滤效率.     

非简谐波对声速测量的影响

声速测量实验是高校普通物理实验的重要组成部分,通常采用驻波法进行声速测量实验.入射波与反射波叠加后的状态将随反射界面到声源的距离不同而呈现周期性变化,声速测量正是根据该特点进行测量的.然而实际情况比理想情况复杂很多.在驻波法测量空气中的声速实验中,采用数字示波器逐点测量得到超声波的共振曲线,观察到一些非简谐假峰现象.提出对测量到的振幅极大值的大小进行判断,去除这些假峰,使测量的误差降低到最小.     

应用粒子成像测速技术测量压力振荡器的瞬态流场

利用以两台大功率脉冲激光器为双脉冲光源的粒子成像测速 (PIV)技术 ,测定了驻波管型正弦压力振荡器二维振荡射流瞬态流场 ,对示踪粒子的跟随性进行了比较 ,分析了示踪粒子在流场中的浓度分布对成像质量的影响。实验结果表明 ,环形喷嘴射流与尖劈之间存在交错的、方向相反的旋涡是使整个系统产生流体自激振荡的原因 ,环形喷嘴与尖劈之间的距离对瞬态流场有明显的影响。由双脉冲激光作光源的PIV系统具有脉冲间隔调节范围宽、测量精度高等特点 ,非常适合于从低速到高速全范围的流场测量     

射流低频高声强发生器设计与实验研究

为解决现有低频高声强发生器声压低、装置复杂、声学性能可调性与重复性差等问题,设计了以压缩空气为能源、电机调谐的低频射流高声强发生器.按照气体动力学一维行波理论、守恒方程、伯努利方程与声学理论对其进行声学设计.按理想可压缩气体定常流流体动力学控制方程模型,采用三维结构化网格、压力耦合方程半隐式算法,计算得到流场的压力分布特性.为验证其声学特性,进行了现场发声测试试验.实验结果与设计值基本一致,验证了该低频高声强发生器具有50 Hz低声频、181dB高声强、声特性重复可调的特点,可以为噪声伤害、高声强声源工业应用及声学武器的研究提供实验基础与声源.     

存在高温气流时管道中的声传播

本文研究排气管道中高温气流对声传播的影响，文中从流体力学基本方程出发．分析宏观参数沿管道随距离变化时的声传播规律，导出了平衡温度、局部声速、流速与马赫数等宏观参数沿程变化的表达式，求出了声压及质点振速的近似解．获得了反映一段管道声传播特性的四参数传递矩阵并作了讨论。文中还以一台脉冲煤气燃烧器为实例，分析高温排气管道系统的共振频率，结果表明．理论预测与实验情况良好相符。     

不带导流板矩形腔流激振荡的幅值特性

通过试验,分析,探讨了流激振荡的幅值特性和耦合振荡特性,发现在小迎角下,腔的驻波振荡占优势,其振荡产声压随迎角的增大而增大迎角下,流体动力振荡占优势,其振荡声压级随迎角的增大而增强,在大迎角下,流体动力振荡与腔的驻波振荡发生耦合共振,其耦合振荡声压级随迎角的增大而减小,耦合振荡的产生有限制条件,即迎角存在下限,流速存在上下限,上限流速随气流迎角的增大而增大。     

双模式消声器气流再生噪声试验与仿真

为探究双模式消声器气流再生噪声,搭建了消声器试验台架,采用双传声器传递函数法和消声器静态传递损失法,在不同进口流速下,测量了双模式消声器在阀门关闭和打开状态下出口端气流再生噪声入射声功率和尾管噪声。试验结果表明,阀门打开时气流再生噪声与尾管噪声均降低,出口端气流再生噪声入射声功率最高下降1.1dB,尾管噪声最高下降2.3dB,直接验证了双模式消声器有助于降低气流再生噪声的特点。在试验基础上,建立了双模式消声器三维模型,通过Fluent有限元软件对消声器内部流场进行数值仿真,获得了消声器内部压力、气流流速及湍动能的分布特性。仿真结果表明,阀门打开时消声器内部压力、气流流速及湍动能均比阀门关闭时低。仿真和试验结果基本吻合。     

20L近球形密闭罐内可燃气体流动和火焰传播的数值模拟

采用流体动力学计算软件-FLUENT数值模拟20 L近球形密闭罐进气流场,并分析进气位置、进气速度对进气流场的影响。结果表明:进气流速越大,密闭容器内的压强和气体湍流强度越大;当进气口直径与容器高度比值较小时,罐内压强、速度、湍流强度的最大值都位于进气口的轴线上,轴线左右两边的气体在不同时刻呈相同或相近的流态。模拟了可燃气体爆炸后火焰在罐内的传播过程,得到火焰以点火源为中心,以褶皱球形面向四周扩张,最后对模拟监测的压力值和实验压力传感器采集到的压力值进行比较。直观再现了20 L近球形密闭罐进气时气体扰动状况和近球形密闭罐中心点火的火焰传播过程。