液体中光击穿所激发声场的方向性

运用声学基础理论，对液体中光击穿时所激发声场进行了理论和实验研究。结果表明，当观测点与光击穿区的距离r远大于光击穿长度时，垂直于光传播方向，声脉冲信号的声压幅值最大。沿光播方向，声脉冲信号幅值最小。     

液体中光声信号吸收衰减的研究

研究水的声吸收所引起的光声脉冲幅度的变化。脉冲声波由激光通过光击穿机制产生。文中给出了光声脉冲峰值声压与传播距离和声吸收系数之间的理论关系式。实验测量结果和理论曲线所描述的变化规律相符合。     

液体中声吸收对光声信号波形的影响

研究液体中声吸收对三种具有不同波形的脉冲光声信号的影响，把吸声介质视为一个线性、时空不变的低通滤波器，得到了考虑声吸收后光声脉冲的幅值和波形随传播距离变化的表达式。     

双驱动热声热机谐振管中声波的传播特性研究

分析了双驱动热声热机谐振管中声波的传播特性,通过分析指出,对于双驱动的热声热机,可以通过改变其反射系数和驱动声源的驱动相位差,进而实现谐振管声场的声压幅值和声场相位的改变.理论研究表明,在|rp|=0.3,相位差为σπ=0.5π时的声压幅值大于σπ=π的声压幅值;而在σπ=0.5π时,声场幅值随反射系数|rp|的增大而增大.实验研究表明,在相位差σπ为常数时,通过改变不同的反射系数值,就可以实现谐振管中声场的调节;在反射系数|rp|为常数时,通过改变谐振管两边驱动声源的驱动电压值,也可以实现声场幅值和相位差的调节.这样就有利于调节结构已经确定的微型热声热机的最佳声场分布,使其达到最优热声转换效率,实现微型双驱动热声制冷机热声制冷效率的最优化.     

声速和声压同步测量实验的设计与实现

针对声速测量实验中多关注时间（相位）而忽略信号幅值的不足,依托常用的水声探测设备在水箱中搭建信号测量装置。利用示波器得到直达声的时间差和电压峰峰值,基于时差法的测量原理计算水中声速并进行电声转换,实现声速和声压的同步测量。结果表明声速和纯水中理论声速的相对误差为2.0%,声压级差和球面波声传播理论声压级差的相对误差约为6.0%。该实验设计加深了对声压、灵敏度等抽象概念的理解,训练了学生利用Excel进行数据处理的能力。     

双侧激励源对热声制冷谐振腔内声场分布的影响

超声磁致伸缩换能器作为热声制冷机的激励元件,其输出声场强度直接影响热声制冷的效率。为提高谐振腔内直观的声压幅值,在单侧磁致伸缩换能器激励的基础上,集合声波相干理论,应用有限元软件ATILA模拟了双侧激励情况下,不同长度谐振腔与激励相位的匹配关系对谐振腔内声压幅值的影响,并与单侧激励谐振腔内声压幅值做比较。研究结果表明:相同激励力情况下,双侧激励(170 mm受同相激励,340 mm受反相激励)谐振腔内产生的平面驻波声场更加稳定、单色性好、声压幅值是单侧激励的1.78(半波长谐振腔)/1.81倍(一个波长谐振腔),均接近于2倍关系。以上研究成果对双侧激励源的相位与谐振腔长度的匹配工作提供了实验依据。     

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。     

圆形波导杆中两种情况下声信号的传播特性

选取了7种不同直径的圆钢波导杆,分别在波导杆的端面圆心和圆周表面上进行断铅声信号实验。重点分析了直径为10 mm波导杆在长度为2.5 m、1.0 m时的实验数据,分析了波导杆直径和长度的变化对其所传递声信号的纵波分离、幅值、上升时间、持续时间及信号强度的影响。总结了7种不同直径的波导杆在不同长度下声信号的纵波分离和幅值的变化特点,提出了在实际应用中波导杆直径和长度的选取原则。分析了波导杆传递的信号时域图,计算了声信号在波导杆传播中的纵波和横波速度,提出了解决因声速变化而引起信号源定位误差的措施。     

用声发射信号在线监测切削刀具的磨损与破损

通过监测金属切削过程中的声发射信号，判别切削刀具刃部的磨损状况．监测逐渐增大的声发射信号幅值大小，测量刀具后刀面的磨损情况；检测阶跃式声发射信号的幅值，监测刀具的破损情况．并用微机处理实验数据产生刀具破损的信号．还对刀具破损时声发射信号阀值进行了研究．     

基于ACTRAN的结构振动声辐射故障检测

文章对随机激励下结构振动声辐射问题进行研究,利用ACTRAN软件对简单结构体的振动声辐射问题进行了系统的分析,运用有限元-无限元方法对不同监测点进行定义加载,分析了声辐射声压与振动幅值的关系,同时,利用实验进行分析验证.结果证明:随着激励频率的增大,结构体振动幅值与声辐射声压值变化呈正相关关系,即激振频率越大,振动幅值与声压值的变化也变大.同时,有裂纹的结构体裂纹处的振动幅值与声压值比正常结构体变化非常明显,从而为运用振动与声学进行机械设备非接触故障诊断的研究提供了新的方法.     

液体中激光束对热弹声源影响的研究

由光声热弹性的基本方程出发 ,从理论和实验上研究了液体在激光直接照射下产生超声波时激光束半径对声源的影响 .在二维情况下 ,忽略热扩散效应 ,利用汉克尔积分变换法和最陡下降法 ,求解热扩散方程和波动方程 ,得出了位移的解析表达式 .讨论了激光束半径对声源指向性的影响 ,并用数值计算方法和绘图软件 ,画出激光束半径对声源指向性影响的理论曲线图 .     

Boundary velocity slip of pressure driven liquid flow in a micron pipe

The velocity slip of gas flow in a micron channel has been widely recognized.For pressure driven liquid flow in a macro pipe,theminute velocity slip at the wall boundary is usually neglected.With a decreasing scale in the cross section of the flow passage,the effect of velocity slip on flow and heat transfer behaviors becomes progressively more noticeable.Based on the three Hamaker homogeneous material hypotheses,the method for calculating the acting force between the solid and liquid molecular groups is established.By analyzing the forces exerted on the liquid group near the pipe wall,it is found that the active force arising from the rough solid wall can provide the component force to resist the shearing force and keep the liquid group immobile.Based on this a velocity slip criterion is proposed.Considering the force balance of a slipping liquid group,the frictional force caused by the solid wall can be obtained and then the velocity of the liquid group can be calculated using the derived coefficient of friction.The investigation reveals that,in a micron pipe,a small velocity slip may occur when the flow pressure gradient is relatively large,and will cause errors in the pipe flow estimates.     

液体介质对解理云母粘着特性影响的实验研究

通过测量原子量级光滑的两表面间的法向作用力来认识粘着行为发生的过程及机理,利用分辨率为0.02 mN的表面力仪法向力测量系统对存在液体介质的云母表面分离过程中的分离力进行动态测量。在一定范围内,当中间层液体量越大,分离力也越大,粘着现象也就越明显。当中间层为粘性液体如石蜡基中性油时,粘滞力对粘着特性的影响较大;当中间层为小粘度的液体如去离子水时,液体的表面能会对粘着特性有显著影响。     

利用液体桥力的微球转移操作

为了克服粘着对微机电系统装配的影响,提出了一种利用液体桥力实现微球转移操作的方法。利用操作臂和微球之间的液体桥力实现微球的抓取,利用目标平面和微球之间的液体桥力实现微球的释放。对微球受力的理论分析表明,重力可以被忽略。由于干燥微球和粗糙平面之间的粘着力很小,抓取操作容易实现;释放操作要求操作臂末端的半径小,操作液体的界面能尽量低。使用该方法实现了一种微滚动导轨的装配,从而验证了该方法的可行性。     

对液体势能升高的分析

根据在附着层中分子所处的态 ,就液体润湿固体的情况 ,讨论了毛细现象中液体势能升高的原因。通过受力分析 ,推出了毛细管中液体上长的高度公式。     

高炉内液体流动特征的数学描述

高炉内液体流动现象的研究对高炉工艺的控制与开发、炼铁工艺模拟具有重要意义.针对液流由非润湿液滴组成、惯性力对运动影响可忽略、液流沿垂直于速度的方向散开等高炉内液体运动的特点,分别给予较合适的数学描述,建立了一个可预测高炉内液流分布和液体流动范围的数学模型.该数学模型数值求解网格尺度仅满足数值精度即可,不必和床层填充颗粒尺寸相一致.模型预测结果和实验数据有较好的一致性.高炉模拟中该模型是一个可供选择的模型.     

液氮冻结盾尾密封加固温度场的数值分析

为解决在含水层跨江跨海盾构隧道施工中盾尾刷破坏后如何更换封水、更换盾尾刷等问题,结合杭州庆春路过江隧道盾尾刷更换工程,利用ADINA大型有限元软件建立三维数值模型,对液氮冻结盾尾密封加固温度场进行数值模拟,研究了温度空间分布及温度随时间变化规律,并对影响冻结温度场的因素进行敏感性分析。通过数值模拟和现场原位实测的对比分析,得出了液氮冻结温度场的变化规律:液氮冻结的时间随着土体导热系数的增大而呈衰减性缩短,随土体容积热容量的增大而呈线性减缓;到达冻结工作面的液氮温度越低,冻结完成的时间越呈衰减性缩短。     

Ga-In liquid metal nanoparticles prepared by physical vapor deposition

Controlled synthesis and appropriate characterization of nanoscale particles of gallium-based liquid metals are critical to fulfilling their broad range of applications in the field of flexible, stretchable, and printable micro-/nanoelectronics. Herein, we report a new way to synthesize surfactant-free gallium-indium nanoparticles with controlled particle size on a variety of substrates through a facile physical vapor deposition method. It was found that with prolonged deposition time the liquid metal nanoparticles gradually grew from near-monodispersed small particles with a diameter of ～25 nm to bimodal distributed particles. A nucleation, growth, ripening and merging process was proposed to explain the observed evolution of particle size. Atomic force microscopy measurement indicates that the fabricated liquid metal nanoparticles demonstrate elastic deformation with a certain range of loads and the scanned particle size is dependent on the applied loads. We further investigated the gradual breaking process of the core-shell structured liquid metal nanoparticles, which was evidenced by multiple kinks on the force-separation curve. This work presents a new bottom-up approach to prepare nanoscale liquid metal particles and demonstrates that atomic force microscopy is a suitable technique to characterize the synthesized liquid metal nanoparticles.     

存在残余液体的微管道中的表面张力驱动流动

许多微流体系统涉及到存在残余液体的微管道中由表面张力驱动的注入流动问题。该文利用非定常N av ier-S tokes方程,采用VOF模型追踪运动界面,以CSF模型考虑表面张力的影响,使用有限体积法对存在不同形态残余液体的微管道中不可压缩流体的表面张力驱动的注入流动进行了数值模拟。结果表明,与不含残余液体的情况相比,管道内存在附着于管壁的液滴时,入口流量下降,但液体的注入效率反而略有提高;而管道内存在封闭液柱时,入口流量明显降低,而且会在管道中形成随液体一同运动的气泡,不利于液体注入。这些结论对于相关微流体系统的设计具有借鉴意义。     

液氮研磨对桉树木粉颗粒结构的影响

采用普通研磨和液氮研磨两种方法对桉树木材进行研磨,用光学显微镜测量研磨后的木粉颗粒长度,用XRD测量木粉相对结晶度。结果表明:两种研磨条件下,随着研磨时间延长,木粉颗粒长度都有减小的趋势,且采用液氮研磨时木粉颗粒平均长度小于普通研磨的木粉颗粒平均长度; 另外,两种研磨条件下木粉颗粒长度的变异系数都较大,但普通研磨时随着时间延长变异系数有下降趋势,而液氮研磨时没有明显规律。两种研磨条件下,随着研磨时间延长,木粉相对结晶度都呈现出减小的趋势,且在研磨时间为0～30 min,相同研磨时间,普通研磨的木粉相对结晶度低于液氮研磨的木粉相对结晶度; 在研磨时间超过30 min以后,普通研磨和液氮研磨的木粉相对结晶度趋于一致。通过液氮研磨的方法,能有效改善桉树木粉的颗粒长度,且在一定时间内对其相对结晶度的改变较小。