高强驻波声场中的湍流

反射端声压级高于 14 0 d B时 ,驻波管声流旋涡结构会发生变化。利用流动显示和 L DV (L aser DopplerVelocimetry)技术对该问题进行了实验研究。结果表明 ,随着声压级的提高 ,管中规则稳定的旋涡结构逐渐变化 ,出现合并、破裂等现象 ,在高强声下声致流动开始呈现出一定的湍流特性。结果对认识高声强下的声流特性有重要意义。     

强驻波声场中脉动速度特性

利用激光多普勒测速仪对管内空气强驻波声场中脉动速度特性进行了测量.实验结果表明:强声场对流场有很强的调制作用,使流场产生了与声波同频率的周期性脉动,且脉动幅度随着声场强度的增加而增大.管内声场强度不大时,实验值与理论值吻合较好;声场强度超过160dB后,出现了声湍流现象,实验测量值与理论计算值之间存在明显的偏差.当管内压力波幅处声场强度达到164 dB时,距离反射板130 mm位置处(sin kx=0.67)湍流脉动速度均方根值为3.50 m/s,达到了该位置处脉动速度幅值的45%,表明强驻波场声湍流脉动非常剧烈.     

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.     

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间和频域方法，详细分析了竖直管内过冷沸腾中声振荡特性，获得了热声振荡驻波自激成形主流过冷真的关系。     

超声空化场中的球旋转

根据P.Langevin对声辐射力的推算和C.Eckart的声流理论,实现了超声喷泉中一个球体的旋转和两个球体按相反方向的旋转,同时观察到这些球体的旋转随超声功率的增大而加速.这种由频率1.7 MHz和电功率45W的超声所产生的超声喷泉,可以看作是一种向上喷射的超声空化场,它拥有一种单方向的辐射力和对称的回旋声流,正是这种空化场所具有的这类典型的声学非线性特性才为球体的旋转提供了稳定的旋转力矩.     

超声空化场中的球旋转

根据P.Langevin对声辐射力的推算和C.Eckart的声流理论,实现了超声喷泉中一个球体的旋转和两个球体按相反方向的旋转,同时观察到这些球体的旋转随超声功率的增大而加速.这种由频率1.7 MHz和电功率45W的超声所产生的超声喷泉,可以看作是一种向上喷射的超声空化场,它拥有一种单方向的辐射力和对称的回旋声流,正是这种空化场所具有的这类典型的声学非线性特性才为球体的旋转提供了稳定的旋转力矩.     

驻波演示实验研究

详析驻波演示实验,分析驻波稳定出现时,因音叉臂的振幅(即入射波源的振幅)恒为A0,故弦线长必为:L=Nλ/2±λ/12=(n=1,2,3,…),以校正一些资料中取L=nλ/2(n=1,2,3,…)之误.     

温度对超声空化声场的影响

根据鲁米诺增强声致发光的原理,应用微光测量系统,对超声清洗槽内的空化声场进行了测量,分析了声致发光的强度与温度之间的关系.结果表明,在输入功率和超声波频率不变条件下,液体温度从6～85℃上升过程中,声致发光强度开始时逐渐增大,后来逐渐减小,55℃左右时光强达到最大值.     

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.     

利用变液面法改善超声清洗效果的研究

根据波的叠加原理及清洗槽内驻波场形成的特点,通过在一个半波长行程内多次改变液面高度来对物件进行“扫描”式清洗。用铝箔空化腐蚀的方法检验清洗效果。实验结果表明,这种方法能有效地改善物件的超声清洗效果,提高清洗质量。     

Dynamic solidification of Sn-38.1% Pb eutectic alloy within ultrasonic field

The dynamic solidification of Sn-38.1% Pb eutectic alloy within an ultrasonic field is investigated at a frequency of 35 kHz.As the sample height H is reduced,the effect of ultrasound on macrosegregation becomes more prominent,and the volume fraction of spherical eutectic cells increases correspondingly.When H equals the wavelength λ in liquid alloy,the introduction of ultrasound enlarges the distribution region of the primary (Sn) phase,but reduces the domains of the Sn-Pb eutectic and primary (Pb) phases.Meanwhile,a "dendritic-equiaxed" structural transition occurs in the primary (Sn) phase,and its grain size is significantly reduced within the ultrasonic field.Once H decreases to λ/2 and λ/4,the ultrasonic field promotes crystal nucleation and suppresses further undercooling of the bulk liquid alloy.Theoretical analyses indicate that the local high pressure induced by the cavitation effect and the stirring effect due to acoustic streaming are the main factors dominating the eutectic growth mechanism during dynamic solidification.     

Solidification characteristics of Pb-Sb hypereutectic alloy within ultrasonic field

The solidification of Pb-16%Sb hypereutectic alloy is investigated within ultrasonic field with a fre-quency of 15 kHz. It is found that the ultrasonic field promotes crystal nucleation and terminates the further bulk undercooling of the alloy melt. Theoretical analysis shows that the cavitation effect and the forced bulk vibration are the main factors that reduce the undercooling level. With the increase of ul-trasound intensity, the primary (Sb) phase experiences a growth mode transition from faceted to non-faceted branched growth, and the macrosegregation of primary (Sb) phase is gradually sup-pressed. In addition, the microstructures of Pb-Sb eutectic exhibit a conspicuous coarsening with in-creasing ultrasound intensity, and a structural transition of “lamellar eutectic—anomalous eutectic” occurs when ultrasound intensity rises up to 1.6 W/cm2. The ultrasonic field also changes the solute distribution adjacent to the solidification front, which lowers the Pb contents in primary (Sb) phase.     

声表面驻波在微流控领域的应用

声表面驻波(SSAW)因其非接触性及生物相容性,目前已被广泛应用于微流控领域,在生物医学、诊断学等领域有着广阔的应用前景。概述了声表面驻波的形成过程和对微流体中粒子的控制机理;综合当前该技术国内外研究现状,分析了在微流控领域中声表面驻波相对于其他物理场的优势;针对声表面驻波在微流控领域中存在的问题对未来的研究提出了合理展望。     

超声悬浮传输及驻波-行波混合驱动

 超声悬浮传输广泛应用于材料制备、生化分析和先进电子制造等领域，声悬浮传输装置具有结构简单、传输形式灵活、传输速度快、传输距离远、应用范围广等优点。概括了声悬浮传输的理论基础，即声辐射力的计算方法；结合国内外研究，总结了不同传输方式对被传输物体的体积、传输的范围及速度的限制；分析了驻波-行波混合驱动进行超声悬浮传输可能存在的问题，展望了声悬浮传输的应用前景。     

驻波光场中的三能级原子

原子与光场相互作用系统是很难求解的 ,文章对三能级原子与驻波光场相互作用系统进行了深入的探讨 ,得出了三能级原子与驻波光场相互作用系统的波函数所满足的方程 ,在光场较弱的情况下 ,可以进行求解 ,并可得出系统能量的可能取值。     

定量分析驻波的特性

对振幅相同,相向传播的两列相干波的特征进行了定量分析讨论.