一种气液两相介质含气量检测的瞬态共振声谱法

从理论和实验角度研究了利用瞬态共振声谱法测量气液两相介质中气体含量的可行性.首先,通过数值模拟研究了腔内单气泡大小和位置以及腔内气体含量对谐振腔共振频率的影响;然后,建立一套瞬态共振声谱测量系统,实验考察了谐振腔共振频率和共振幅度随腔内气体流量的变化趋势,并对比了瞬态脉冲法和稳态扫频法所得测量结果的异同点.数值结果表明,谐振腔共振频率对腔内所含气体的体积变化非常敏感,在扰动体的体积非常小的情况下（与谐振腔的相对体积〈0.1%）,小气泡非常小的体积扰动就能引起共振频率的偏移发生很大的变化;小气泡位于腔体不同位置处时,所引起的共振频率偏移大小不同,在腔体中部时达到最大;而对固体小铝柱而言,相同的体积扰动所引起的共振频率差异基本可以忽略.实验结果也表明谐振腔共振声谱对腔内气体含量的变化非常敏感;当气液两相介质中气体含量较小时,共振频率和共振幅度随含气量的增大急剧减小;而当含气量达到较大值时,共振声谱的这种下降趋势逐渐趋于平缓.共振声谱实验测量结果的这种变化趋势与理论模拟结果相一致.另外,对气液两相流这种具有随机性和瞬时性的混合介质而言,在利用共振声谱法测量其含气量时,由于稳态扫描方法测量时间较长,无法完全反映被测介质的瞬态性,此时采用瞬态脉冲法测量更适合.该项研究在油井含气量的定量检测方面具有重要的应用价值.     

差分共振声谱法测量岩石声学参数方法研究

给出了一种测量岩石声学属性的新方法——差分共振声谱法。该方法的原理是通过测量待测岩石样本对共振腔共振频率的扰动来计算待测岩石样本的声学参数。首先详细介绍了差分共振声谱法的基本理论,然后用COMSOL有限元模拟软件对18个已知参数的岩石样本的共振进行了正演模拟,进而用模拟结果进行反演计算,得到了比较好的结果。     

塔里木盆地致密砂岩气储层微观孔隙结构

为研究塔里木盆地库车坳陷储层储集条件及其微观孔隙结构,应用核磁共振技术测定不规则岩样核磁孔隙度与核磁渗透率,应用高速离心实验标定岩样T2截止值,划定可动流体饱和度与不同喉道半径控制的可动流体体积分数,应用低温氮气吸附实验,深入分析岩样微观孔隙结构,建立致密砂岩储层渗透率、可动流体饱和度与微观孔隙特征之间的关系。研究结果表明:库车坳陷J1a层位致密砂岩气藏在深度4~5 km的储层占主要部分,平均渗透率0.021×10-3~3.982×10-3μm2,平均孔隙度2.96%~7.17%;平均比表面1.83~2.35 m2/g,为页岩的1/10;该储层中半径为50 nm以下喉道控制孔隙占总孔隙60%左右,半径50 nm以下孔隙以介孔为主,平均占总孔隙的33.03%。当渗透率由0.1×10-3μm2以下逐渐增大至1×10-3μm2以上时,砂岩孔隙形状由墨水瓶孔为主逐渐变为平行板状孔,再逐渐变为V型孔。库车坳陷致密砂岩气物性较差,占总孔隙27%的由半径50 nm以下喉道控制的较大孔隙可以作为致密砂岩气藏进一步开发突破点。     

卸荷岩体细观损伤演化的核磁共振测试

为研究卸荷岩体内部孔隙结构的细观损伤演化特征,以大理岩为岩样,分别进行初始围压为10、20和30 MPa,不同卸荷围压量的常规三轴卸荷试验和核磁共振测试实验,获得卸荷岩体的应力-应变曲线、横向弛豫时间T2分布、孔隙度及核磁共振成像图像.随着卸荷围压比的增大,岩石由弹性变形转化为塑性变形,岩样内小孔隙的孔径增大,大孔隙的数量增多且孔径增大;卸荷围压比低于90%,岩体损伤主要由孔隙数量的增多引起,卸荷围压比高于90%,损伤由孔隙数量和孔径均急剧增大引起;岩样的孔隙度随着卸荷围压比的增大而增大,且增速越来越快;核磁共振图像直观地反映卸荷岩体内部孔隙数量、孔径及结构变化情况.     

附带共振腔的改进型迷宫密封性能分析

为了提高迷宫密封的性能,受亥姆霍兹共振腔启发,提出了一种改进型迷宫密封.在传统迷宫密封腔上方设计第2个膨胀腔,使气流在腔内进行二次膨胀,增加腔内气流的速度耗散.应用数值方法研究改进型密封的泄漏特性、动力特性和声学特性,并与迷宫密封进行比较.研究结果表明:改进型密封内的气流形成了2个漩涡,使气流膨胀更充分,密封泄漏量降低;改进型密封腔的容积增大,降低了低频切向气流力,提高了密封在低频涡动区内的稳定性;受亥姆霍兹共振腔声学效应的影响,改进型密封提高了对低频噪声的抑制能力.     

基于磁耦合共振的无线能量传输特性分析

为了提高磁耦合共振系统的能量传输效率,通过研究系统无线能量传输特性,探索了系统传输效率随耦合距离变化的规律。基于二端口网络分析方法,建立了磁耦合共振无线能量传输的等效电路模型,求解出共振系统发生频率分叉现象产生的条件以及最大效率时的频率表达式。通过数值仿真对共振系统传输特性进行了分析,揭示了系统的固有共振频率会随着耦合距离的增加,由两个相差较远的共振频率逐渐靠近,直至跨越临界条件,汇聚为一个共振频率的规律。实验结果与理论分析吻合,所建理论模型能够准确描述整个共振系统的能量传输特性。结论可为优化磁耦合共振无线能量传输系统工作效率提供理论依据。     

一种新型径向复合压电陶瓷超声换能器径向振动特性研究

研制了一种新型径向复合压电陶瓷超声换能器,并对其径向振动特性进行了理论及实验研究.该换能器由一个厚度方向极化的压电陶瓷薄圆环及一个金属圆环组成.对压电陶瓷圆环和金属圆环的径向振动分别进行了分析,得到了各自机电等效电路.在此基础上,利用换能器径向力及径向振动速度的连续条件,得出了压电陶瓷径向复合超声换能器机电等效电路及其共振频率方程.分析了换能器的共振及反共振频率、有效机电耦合系数与其几何尺寸之间的关系.结果表明,在换能器压电陶瓷圆环内外半径保持一定情况下,换能器半径比增大时,共振及反共振频率随之增大.对于换能器第一阶径向振动,其有效机电耦合系数随半径比增大单调增大,而第二阶径向振动有效机电耦合系数随半径比增大单调减小.     

川中侏罗系致密油储层可动流体实验

为了分析四川盆地川中侏罗系致密油储层的流体可动用性,从常规储层研究思路入手,应用核磁共振技术对致密油储层岩样进行可动流体测试.实验结果表明:致密油储层岩样进行离心实验时的最佳离心力为2.87 MPa;致密砂岩和致密灰岩岩样的可动流体T2截止值分别平均为4.25 ms和11.54 ms,可动流体饱和度分别平均为51.92%和15.24%;可动流体饱和度与孔隙度、渗透率的相关性均很好,达到了0.90以上;致密油储层可动流体主要分布在喉道半径介于0.1~0.5μm的喉道控制的小孔隙中.研究结论表明:致密油储层的可动流体含量很低且主要分布在小孔隙中,其流体可动用性很差,开发难度很大.     

共振式消声器腔体形状对共振频率影响的修正

以三维有限元计算结果为基础,针对计算简单的古典集中参数频率计算公式,提出了新的连接管长度修正公式,以估算具有不同共振腔深宽比的消声器的共振频率,解决了古典集中参数频率计算公式存在估算精度较低甚至在某些共振腔尺寸条件下失效的问题.     

电子自旋共振高温腔的研制

作者研制了一种低成本、易制造的电子自旋共振(ESR)高温腔。文中先叙述谐振腔的设计依据及其结构,然后对实验结果进行讨论,样品的温度可达700℃左右,仍能保持腔体的谐振频率和Q值稳定,谱线形状符合要求。     

基于赫姆霍兹机械共振原理的排烟系统设计

应用声学共振结构实验与赫姆霍兹机械共振原理,将赫姆霍兹共鸣器扩展运用于排烟除尘,并通过多腔共振原理让腔内气体在低音音乐频带中的多个频率产生共振。以单片机系统为核心,进行烟雾浓度的采集处理,提供共振源经放大使结构箱内气体振动,最终实现小空间的排烟除尘。     

横向共振法测量材料的杨氏模量

测量固体样品动态弹性特性的方法之一,是让一根细长的样品棒按其体系的一种简正振动模式建立共振,使用横向振动共振体系很容易测得材料的动态杨氏模量,在频率低于20kHz时,这种横向共振方法特别简单,实用,本文着重介绍该方法的理论和实验,最后简要地讨论其实验结果。     

一种储罐液位声学测量新方法

提出一种储罐液位测量的新方法,利用储罐内液体加注时所激发声音的频率变化进行罐体内液位的测量.首先基于空气共振腔的共振频率理论建立了罐体液位与共振频率间的关系,并利用实验获取的声信号数据验证了理论的正确性,在此基础上设计一个基于嵌入式处理器的液位测量系统.     

碳酸盐岩波速与弹性模量变化规律试验研究

通过试验测试干燥和饱和碳酸盐岩样品在准静态和超声波频率下的弹性参数,并分析其波速和弹性模量特征。结果表明:除了加载频率的差异外,静态和动态测量包含不同的应变幅度差异;碳酸盐岩样品的波速随孔隙度的增大而减小,在饱和样品中波速比随着孔隙度的增加有更分散的效果;饱和岩样的纵横波速度相对干燥岩样有增加和减少现象存在,剪切弱化证实了水饱和情况下存在流体与岩石相互作用。     

径向夹心式复合换能器径向振动特性研究

研究了一种新型径向夹心式复合换能器的径向振动。该换能器由径向极化的压电陶瓷圆环及内外金属环构成。获得了压电环及金属环的机电等效电路,根据机械边界条件,得到换能器的三端机电等效电路,并求得换能器的频率方程。得到共振频率反共振频率以及有等效机电耦合系数与复合换能器几何尺寸间的理论关系。同时用有限元方法对换能器的径向振动进行模拟仿真,并实验测量了换能器的共振与反共振频率。结果表明,理论计算、模拟仿真以及实验测量结果符合较好。     

一种储罐液位声学测量新方法

提出一种储罐液位测量的新方法,利用储罐内液体加注时所激发声音的频率变化进行罐体内液位的测量.首先基于空气共振腔的共振频率理论建立了罐体液位与共振频率间的关系,并利用实验获取的声信号数据验证了理论的正确性,在此基础上设计一个基于嵌入式处理器的液位测量系统.     

原点反共振振动机1:3内共振动力学特性分析

针对原点反共振振动机的力学模型,在考虑了立方非线性弹簧及弹簧静变形等因素后,建立二阶非线性系统动力学控制方程.由此得到系统产生内共振的条件并应用多尺度法建立了平均方程,研究了不同结构参数对系统非线性动力学特性的影响.研究结果表明:当激振力频率小于反共振频率时,非线性的影响可以忽略不计;当大于反共振频率时,非线性的影响增强,振幅出现分叉,并且这种影响随着激振力频率与反共振频率的偏离程度的增大而加强.     

共振吸声结构的设计

本文讨论穿孔板共振吸声结构的声学性能,对共振频率、吸声系数和频带宽度等重要参量提出了切合实用要求的设计计算公式,并绘制了专用的计算列线图.     

空调换热器的噪声特性评价

采用声学测量装置在半消声实验室风洞中评价了不同入口气流速度和角度条件下换热器的声学特性.结果表明,空调换热器产生的噪声是低流速状态下多腔体耦合共振的结果,而且具有宽频特性.换热器中气流速度的方向和大小对其噪声的影响很大:换热器的气动噪声随着气体流速增加而增大,而小于7m/s的气流不会产生噪声;过大或过小的入口气流角度都不会产生气动噪声.噪声频率随着气体流速增加而呈现出线性增长,给定的换热器存在一个恒定的斯特雷哈尔数.     

复合管压电超声换能器的负载特性

对复合管压电超声换能器在液体中的声辐射负载特性进行了研究.推导出换能器在液体介质中的径向声辐射阻抗.在等效电路的基础上,得到有载复合管压电超声换能器的频率方程,探讨了有载复合管换能器的输入阻抗随液面半径变化的关系.数值计算表明,随着液面半径的增大,换能器径向辐射阻抗的模在0～∞周期性变化.换能器在液体负载下会产生谐波共振,谐波数目随液面半径增大而增加.此外,换能器的共振频率随液面半径按半波长整数倍呈现周期性变化,反映驻波声场的特点.通过实验测量了复合管换能器在水负载介质中的共振频率及谐波共振频率,理论和实验测量结果吻合较好.