驻波管中介质板复透射系数的修正计算方法

为提高驻波管中复反射、复透射系数测试精度,基于驻波管中四传感器法,分析了透射管内透射反射波对测试精度的影响,推导出经修正的单层和多层介质板的复反射、复透射系数计算公式.通过对有机玻璃的测试,比较了透射管开口末端和吸声末端对测量结果的影响;通过对海绵与人造革复合结构的测试,比较了声波正、反向入射对复透射系数的影响.实验结果表明,修正公式能够提高驻波管中单层或多层介质板的复反射、复透射系数测试精度,降低对透射管末端吸声性能的要求.对多层均匀介质板,正、反两方向上的正入射复透射系数相同.     

波在分数Maxwell流体饱和孔隙介质界面的反射和透射

为了准确描述弹性波在流体饱和孔隙介质中的频散和衰减特征,需要研究流体的非牛顿效应。作为当前一种热门的非牛顿流体模型,分数Maxwell模型还没有应用到孔隙介质的弹性波领域。通过对分数Maxwell流体在周期性振动圆管中流动的分析,给出黏滞系数修正因子,由此来表示孔隙流体非牛顿效应的影响。推导了波从弹性固体射向孔隙介质时,在两个半空间分界面的反射和透射系数,其中孔隙介质充满数Maxwell流体。以往研究波在孔隙介质界面反射和透射时,由Snell定理会给出物理意义不明确的复数角度。按照非均匀波讨论,由Snell定理给出的角度为实数,物理意义明确。发现波由弹性固体射向孔隙介质时,孔隙介质中3种类型波的传播方向不同,但衰减方向均垂直于界面。通过数值算例,以及与牛顿流体饱和的情况对比,考察了孔隙流体非牛顿效应对反射和透射系数的影响。结果表明：当孔隙介质充满分数Maxwell流体时,波在界面的反射和透射情况,明显不同于充满牛顿流体的时候。     

声波在液浸多层多孔介质中的反射和透射

根据Biot多孔介质声学理论和多孔介质界面条件,从理论和实验上研究了声波在液浸层状多孔介质中的反射和透射.从导出的计算公式可知,声波的反射、透射系数与声波的频率、入射角及各层多孔介质参数(厚度、孔隙度、弹性参数等)有关.对水浸单层多孔介质板的参数进行的计算表明,当介质板厚与声波波长呈一定比例时,反射系数、透射系数能取得极值.用实验测量方法对这一结论进行了验证,实验结果与理论预测结果相吻合.     

数字开关液压系统中流体惯性效应分析与实验

以数字开关液压系统中的流体惯性效应为研究对象,基于高速开关阀动力学模型与动态管路传输模型,结合管路中压力波传播特性,构建两位两通高速开关阀匹配惯性管的阀控缸液压系统分析模型,实现高速开关阀输出特性与惯性管内流体动态压力变化的实时耦合,分析了两者之间的耦合作用,并通过实验验证了流体惯性效应的存在.实验结果与分析模型Ⅱ(包含阀芯动力学模型与流体惯性效应)结果一致性较好,表明分析模型Ⅱ下的压力波传播过程可以表征惯性管内的流体惯性效应与寄生液感效应,高速开关阀的动态特性直接影响惯性管内压力波传播特性,可为数字开关惯性液压系统的设计提供依据.     

无限固体中水平流体层声波场的理论求解

本文从理论上推导无限固体中水平流体层声波场的传播机制,点声源处于流体层中间。且考虑弹性固体介质和理想流体,根据波动方程和固体与流体界面条件及对称性进行求解,最后给出流体和固体中声势函数的方程式。     

多孔介质声波传播

基于二维有限差分给出了Ｂｉｏｔ声波方程的一种数值解方法，模拟了声波在多孔介质中的传播。研究发现，骨架和粘滞性孔隙流体中，同时存在两种纵波，即快纵波和慢纵波，两种纵波骨架振动势函数与流体相对骨架振动势函数相不同，幅度也不同；但具有相同的传播速度，粘滞性和渗透率主要影响能量传播；孔隙度和骨架弹性参数主要影响波速；慢纵波和界面波的存在是地震波能量损失的重要原因。     

弹性介质中平面P波通过弹性夹层时的传播特性

运用波的传播理论及Snell定律研究了平面P波通过弹性层状介质时的传播特性 ,求得波动方程的解析解 ,在此基础上利用数值计算绘出了反射 透射系数与介质参数及入射角的关系曲线。结果表明透射系数不仅与介质参数有关 ,而且与夹层厚度和入射角有关 ,严格控制夹层厚度和入射角可获得满意的隔振效果 ,为屏障隔振理论在工程中的应用提供了理论基础     

矩阵理论在黏接结构界面脱黏超声检测方法中的应用

黏接结构界面脱黏的超声检测与评价是一个有难度的前沿性课题。基于传递矩阵方法并将脱黏界面层假定为流体薄层,推导了体波入射下具有流-固（气-固和液-固）耦合界面的脱黏结构中声反射与透射系数表达式。将该方法应用于两层结构并与已有结果对比验证了所推公式的正确性。研究了声波入射角度、频率的变化对具有刚性联接界面的黏接结构和具有流-固耦合界面的脱黏结构中体波传播特性的影响。结果表明,体波在多层结构中的传播模式主要依赖于入射角度、频率等参数。若声波的入射角度和频率取值适当,可以将刚性联接、气-固以及液-固耦合界面进行区分。      

多孔介质声波传播

基于二维有限差分给出了Ｂｉｏｔ声波方程的一种数值解方法，模拟了声波在多孔介质中的传播，研究发现，骨架和粘滞性孔隙流体中，同时存在两种纵波，即快纵波和慢纵波，两种纵波骨架振动势流体相对骨架振动势函数相不同，幅度也不同，但具有相同的传播速度，粘滞性和渗透率主要影响能量传播，孔隙度和骨架弹性参数主要影响波速，慢纵波和界面波的存在是地震波能量损失的重要原因。     

利用时间分解的交错网格差分法模拟两相流体饱和孔隙介质中的声波传播

在Santos三相介质理论的基础上，首次提出了时间分解的高阶交错网格有限差分法，并利用该方法模拟了声波在两种流体饱和的孔隙介质中的传播．采用分解法的目的主要是解决Santos三相介质理论中差分方程的刚性问题．在考虑了毛细管压力、流体参考压力和两种流体的牵引耦合效应几种因素下，清晰地模拟出Santos理论所预期的三类纵波和一类横波，并详细考察了孔隙度、渗透率、含气饱和度以及孔隙流体对三类纵波速度和幅度的影响．同时将完全匹配层吸收边界条件应用于三相孔隙介质的交错网格有限差分算法中．完全匹配层法与阻尼吸收边界对比的结果显示，前者吸收外行波效果要明显好于后者．此外，附录中给出了Santos三相介质理论退化为Biot双相孔隙介质理论的详细推导过程．这一结果表明，如果孔隙中一种流体被另一种流体完全取代，Santos理论与经典的Biot理论是完全一致的，前者是对后者的一个扩展．     

孔特管实验中的亚结构

当在部分充满液体的圆柱形孔特管中有有限幅度驻波存在时,就会观察到有趣的喷泉现象.仔细观察管上壁内侧,在波腹附近区域还会发现存在细小间距的亚结构.文章利用了简单的弹簧振子模型,阐述了这种亚结构的产生机理.分析表明亚结构产生的根源是管中存在着超声波,而超声波的产生则源于作为声源的扬声器.这一结果可以作为无损测量扬声器振膜刚度系数的新方法.     

带挠性梁的充液飞行器边界控制

考虑在惯性空间中全充液挠性飞行器的控制模型,轻挠性梁一端固于刚体,另一端自由。系统动力学方程由主刚体欧拉方程、液体的平均化Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ方程和梁的欧拉方程耦合而成。研究表明,借用适当的作用于梁自由端的边界控制,作用于主刚体的控制力矩及作用于液体“等效刚体”的阻尼力矩,能使整个系统稳定。     

人体胆道系统中压力波传输的模拟实验

以相似理论为基础,建粒并验证了模拟人体胆道系统模型,以ＤＺ－５型振荡仪为压力波振荡源,采用微机Ａ／Ｄ动态测试系统,在模拟人体胆道系统模型实验台上,开展了压力波传输规律、奥狄斯（Ｏｄｄｉｓ’）括约肌功能的研究,同时进行了振荡排石实验。验证并完善了理论分析提出的振荡排石机理。建议对失去括约肌功能的患者在振荡治疗时采取在预置Ｔ管中放置单向阀。振荡排石参数的优化、脉频对排石的影响有待进上步的探讨。     

火箭整流罩内降噪装置低频声学性能仿真

针对运载火箭整流罩内降噪装置所具有的特殊曲线颈部Helmholtz共鸣器,基于仿真方法研究降噪装置的低频声学性能.应用虚拟阻抗管法分析了Helmholtz共鸣器共振频率及吸声系数与其壁面厚度的变化关系.研究了降噪装置不同安装位置对圆柱空腔内平均声压级的影响.仿真结果表明,随着壁面厚度增加,Helmholtz共鸣器共振频率逐渐趋于刚性壁面的值,但吸声系数先增大后减小.降噪装置不同的安装位置可使空腔内平均声压级相差10 dB以上,在工程应用中需将其放置于空腔模态振幅较大的位置.      

无界流场中充流弹性壳体声透射数值研究

利用耦合有限元与边界方法计算了声流激励下浸没在无界流场中内部充满流体的弹性薄壳声透射,在有限元方法和边界元法中均采用了八结点曲面四形等参单元。耦合方程是以声场变量表达,为验证数学模型的正确性,针对声源激励下无界水域中充气球壳进行了数值计算,结果表明,壳体风外表面声压数值计算结果与解析解相当吻合。     

方形钢管混凝土构件局部屈曲理论分析与试验研究

通过刚性基底上沿非受载边弹性约束、面内均匀受压矩形板屈曲行为的分析研究,用里兹能量变分法建立了满足上述边界条件的板弹性屈曲强度的计算公式.通过考虑内填混凝土对组成钢板边界约束的增强作用,进一步用于方形钢管混凝土局部屈曲强度的计算,计算结果与已有方钢管混凝土柱局部屈曲试验结果基本吻合.图4,表3,参10.     

水听器法测量功率超声振动珩磨空化声场分布

为了直接、简便地研究功率超声振动珩磨作用下的空化效应,对其声场建立数学模型,采用水听器对功率超声振动空化声场参数进行了定点测量,对数学模型所得到的仿真结果进行验证。为了研究流体介质中超声空化声场的分布情况,采用水听器法对不同功率与不同种类液体介质中的辐射超声场进行了多点声压测量。通过对比试验数据分析发现,声波沿换能器截面方向成对称分布,沿换能器轴向方向随距离的增加而衰减;不同种类的液体介质也会影响声压的分布以及空化效应的强弱。该方法可以直观的评价超声振动珩磨作用下的空化声场的强度和分布情况,对后续研究超声珩磨的空化泡动力学行为以及对超声振动珩磨装置的优化设计具有一定的实际应用价值。     

静力破碎剂的压力特性

静力破碎剂水合反应后产生膨胀压的同时逐渐固化成具有一定强度的硬化体,试验表明膨胀压在这种硬化体中是均匀分布的,具有液体压力的特性;这给膨胀压的测量和确定静力破碎荆的压力——时间曲线带来了方便。即只要测得任意一点的压力就可以确定静力破碎荆的整体膨胀压;在现有的测量方法中建议采用简单方便的外管法来测量物体破坏前的膨胀压。与其它方法相比该种方法具有相同的精度和可靠性。图5,参3。     

基于管柱声场模型的油井动液面检测新方法

针对传统回波法测油井动液面存在回波信号弱、干扰噪音大和液面波辨识难等问题,提出一种基于管柱声场 模型的油井动液面检测方法。受管乐器声乐频率可反映乐管长度的启发,利用管道声学理论对典型的管柱结构进行 分析,借助管柱的声场特性和管内空气柱的共振原理,建立油井动液面深度与管内声场固有频率的关系,再通过快速 傅立叶变换测定管内声场的固有频率,从而获得管内动液面深度。实验结果表明,提出的新方法验证了管柱空气共振 频率和动液面深度的关系,能较精确地得到管内液面深度,相对误差在2% 以内,为精确检测油井动液面深度提供了 一种新途径。     

考虑非均匀流场的管道声学理论及消声器研究

研究了考虑非均匀流场的刚性直管声场传递矩阵,通过将刚性直管沿轴向等分成N个微段,并假定每个微段内温度、气流马赫数和声速保持恒定的情况下,利用各微段间声压和体积速度的连续性条件.推导了刚性直管声场传递矩阵和扩张式消声器的插入损失数学模型,并进行了理论计算与声学特性分析.