非均匀温度分布区中的声波传播有限元模型

非均匀温度分布的空气介质将对声波的传播产生扰动.为了精确描述非均匀介质中的声传播特性,采用有限元法研究了声波的频率、入射角以及非均匀介质的温度分布特性对声传播的影响,着重分析计算了斜入射声波的传播问题,探讨了提高非均匀介质对声波反射系数的方法.仿真结果表明,声波在非均匀温度区中的传播特性主要由介质温度分布参数和声波入射角决定,其反射系数近似为声波穿越非均匀介质长度的周期函数.当入射声波参数和非均匀介质的温度分布特性之间满足一定条件时,声波将在介质界面上发生强烈反射,甚至全反射,这为声波传播路径的有效控制提供了灵活的技术手段.     

油田开发中声波阻抗界面反射系数的变化规律

利用公式推导和模型模拟方法,对油层界面的反射系数与油层声波阻抗之间的函数关系进行研究,得出油层声波阻抗变化决定的时移地震的差异振幅和差异波形特征.结果表明:油层的声波阻抗增大,该界面对应的地震反射系数增大,反之,地震反射系数减小;油层声波阻抗变化趋势(增大或减小)决定差异波形振幅幅度变化的快慢,油层声波阻抗减小比同等数值声波阻抗增大导致差异波形振幅幅度大.实际资料的处理结果验证了上述结论的可靠性.     

脉冲回波对比法非介入测量液体声阻抗的灵敏度

基于声波在异质界面声压反射系数对界面两侧介质特性声阻抗变化的敏感性,将回波高度随待测液体阻抗变化的函数作为系统的灵敏度,通过构建新的数学方法并通过设计实验快速实现对二甲基硅油的特性声阻抗的非介入测试.实验时以钢板做反射基板,用钢/水界面对检测系统进行标定,分别测试超声波在钢板与水、钢板与待测液体界面的多次反射回波幅度,并通过回波幅度比对方法获得待测液体介质的特性声阻抗值.结果显示,在容器壁与其内液体介质构成的固/液界面上的第一次界面反射回波较其它高次回波具有最高的灵敏度;新方法提供了液体特性声阻抗的直接信息;器壁材料一定时,其厚度对检测结果有一定影响.     

耦合热声网络与激励盘模型预测燃烧室的不稳定振荡

为解决燃烧室出口阻抗边界条件不定问题,提出了一种跨部件热声耦合计算方法:在燃烧室内采用热声网络低阶模型求解热声振荡过程,在涡轮内采用激励盘模型求解熵波、涡波与声波传播过程,在部件交界面上采用声阻抗作为过渡变量,通过部件内迭代与跨部件的外迭代策略获得系统解。耦合计算模型映射了熵波、涡波和声波在燃烧室与涡轮间传播的物理过程,清晰地描述了以燃烧室与涡轮的结构与气动参数为隐变量的等效声阻抗函数。经过算例测试与试验对比验证,结果表明:激励盘模型能够精确评估涡轮前的等效声阻抗;相对于非耦合计算方法,耦合计算方法能够准确判定热声振荡过程的发生、精确计算振荡频率与燃烧室声模态分布。本文的研究结果可为向高阶模型的耦合计算推广奠定理论基础。     

电流变材料及其在振动控制中的应用

介绍了电流变材料的研究进展,详细地说明了电流变液材料的组成及电流变效应的产生机理.综述了电流变液在振动控制中的应用,结合电流变减振和隔振装置的三种工作模式,对电流变液应用于振动控制的原理,典型结构做了描述.     

巨电流变液研究进展

 巨电流变液具有很好的流变性能,其特性用传统电流变液模型无法解释,要认识巨电流变液的物理机制并完善、提高其性能,须提出新的物理模型。综述了尿素包覆Ba-Ti-O纳米颗粒电流变液、极性分子型电流变液、极性分子饱和取向极化模型等巨电流变液的发现过程和研究进展。分析表明,现有理论模型都是在相对简单的物理模型上提出的,尚不能很好解释巨电流变液中的所有现象,在计算处理上也需做近似和假定参数,因而具有一定局限性。这不仅仅是因为液相黏度、颗粒介电特性、包覆层特性、极性分子、表面改性、工作温度、浓度等多种因素共同作用而导致的复杂性,还可能有尚未认识的因素在其中起关键作用。     

提高阻抗管测量频率上限的研究

提出了一种提高阻抗管测量频率上限的新方法.该方法针对表面阻抗均匀的材料,通过对管道内高次模式声波的分解和测量,拾取对应于法向的入射波与反射波的(0,0)模式,获得法向吸声系数和法向声阻抗率,从而使测量不再受管道截止频率的限制,大幅度提高管道内测量的频率上限.介绍了利用单传声器轴向传动获取信号,在同济大学直立式阻抗管内进行的材料声学特性的测量.结果表明,阻抗管原有的截止频率为280Hz,采用提出的测试方法,可使测量频率上限提高到2 000Hz及以上.     

基于组织电阻抗差异的磁声电检测技术

磁声电(MAE)检测是一种基于超声传播和霍尔效应的多物理场耦合新技术,利用磁场中带电粒子超声振动所产生的电势信号来实现生物组织电阻抗差异的测量.本文基于换能器的振动传播和组织电导率分布,推导了导电组织内MAE信号的解析公式,并利用强指向性换能器进行了公式简化.利用三层电导率突变组织模型进行了数值模拟,结果表明检测到的MAE波簇由组织边界产生,其振动幅度和极性反映了超声传播方向上电导率梯度的大小和方向.建立了一个MAE测量实验系统,对多层凝胶组织模型进行了实验测量,所采集的MAE信号和模拟结果高度一致.理论和实验结果证明,所提出的磁声电检测技术能测量组织边界的电导率梯度,反映超声传播路径上的电阻抗差异,为该技术在生物组织电导率的无损检测和成像提供了新方法.     

一种新的基于谐振型高阻抗表面的微波吸波屏

依据电磁波传播规律和等效表面阻抗的计算方法,提出并设计了一种基于谐振型高阻抗表面的微波吸收屏。理论分析表明:当入射波频率介于2.95~4.15 GHz时,未加载电耗层的谐振表面呈高阻抗特性,反射系数R=+1;而在该谐振型高阻抗表面上加载一层极薄的且阻抗与自由空间相匹配的电耗层后,即可在该频率区间实现完美吸波,反射系数R<-10 dB的频宽约为700 MHz,最大吸收峰值在3.55 GHz。数值仿真结果与理论分析也比较吻合。所构建的吸波表面结构简单,而且拥有超薄(厚度仅为1.5 mm)、超轻和较宽的吸波频带。     

平面声波在平行分界面上反射和折射的理论计算

建立了平面声波在平行界面上反射和折射的理论模型,推导了该理论模型下的反射系数表达式,对反射系数随入射角的变化规律作了分析和探讨.对在第一临界角和第二临界角附近的反射系数大小的讨论,有助于研究声波全波列中的滑行纵波、滑行横波和伪瑞利波的幅度特征.     

声波在非均匀介质波导中的传播

声波在非均匀介质波导中传播时传播特性将发生改变.渐变的温度分布或介质密度分布都将导致介质的非均匀,影响声波的传播速度和传播常数.求解理想条件下声波在非均匀介质中传播的赫姆霍兹方程,最终得到声压在波导中的分布.由于密度分布的复杂度直接影响赫姆霍兹方程的求解,仅研究波导内介质密度在声波传播方向上连续变化的情况.方程的解析解...     

声波幅度对有限振幅声波传播畸变的影响

为确定声波的非线性传播特性,采用理论与试验相结合的方式对单列声波与两列声波传播的畸变现象进行研究.依据黎曼-厄恩肖与Bessel-Fubini解理论给出了单列声波的传播方程,仿真研究了非线性传播过程中产生的各阶谐波曲线,试验观测了单列声波非线性效应与声波幅值的阈值关系;采用Burgers方程给出了两列声波发生非线性相互作用后声波非线性累积速度与间断点处声波梯度的数学解析式,仿真分析了声波传播过程中非线性累积速度、跃变梯度与声波幅值比的关系曲线.结果表明,当声波在介质中以非线性效应传播时,非线性传播特性具有累积效应;初始相位差为0或π的两列声波发生非线性相互作用时,非线性累积速度、间断点处声波跃变梯度与声波幅值比存在逐渐减小或逐渐增大的趋势;当幅值比增大到某一个固定值时,随幅值比的继续增大,声波的非线性累积速度与跃变梯度均趋于恒定值.     

平盘-波纹盘式电流变传动装置的剪切运动特性

提出以平盘-波纹盘配合来提高电/磁流变传动装置可传递的力矩.首先分析了平盘-波纹盘间电流变液的剪切运动特点,推导出平盘-波纹盘间电流变液的速度分布、压强分布及可传递力矩的特点.通过实验,将双平盘式与平盘-波纹盘电流变传动装置比较,证明了平盘-波纹盘结构可增大传递力矩,且其传递力矩的放大程度与波纹盘的波纹头数无关,而主要取决于装置和波纹的结构参数以及电/磁流变液的流变特性.     

具有梯度性质的高阻抗表面体系对电磁波反射的调控

研究了“空气/高阻抗表面/理想金属”构成的三层结构(三明治体系),将梯度性质加入到高阻抗表面层的介电参量中去,发现这类结构对电磁波具有奇异的调控性质.如果设计介电参量的梯度形式,可以使体系对反射波的相位具有线性的调控,体系的反射波可变为单一模式的平面波,甚至在某些情况下反射波完全变为表面波.通过数值计算和模拟验证了理论...     

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.     

声波在一维准周期系统中的传播

研究了声波在一维准周期系统中的传播问题 .通过转移矩阵的方法 ,数值地得到了系统的传播系数TN、反射系数RN、能流密度JN、能量密度EN,给出了以上各量与传播长度N以及频率之间的关系 ,发现这些量存在着与周期系统不同的准周期性质 ,能流及能量密度都具有分形结构 .最后 ,给出了相应的理论解释     

声管道类比电路

一般的动力类比,特别是声电类比,总用集总参数电路类比力声系统.可以证明,流体管道的传声特性,可用分布参数电路——电磁传输线类比.1 简单管道类比电路理想的声学管道,由刚性壁组成,其中充有流体,声波在流体中传播.流体流速远小于流体质点的振动速度,且不考虑其粘滞性.在简单的单一管道中,如果其末端带有阻抗为 Z     

电流变液的流变性试验和建模

利用旋转粘度计装置,研究电流变液的流变特性.通过试验,分析电场强度、剪切速率和分散相粒子的百分比等对电流变液剪切应力的影响.利用实验数据,建立描述电流变液流变特性的Bingham模型、广义Bingham和非线性模型,并讨论它们的误差.     

平面声波在平行分界面上反射和折射的理论计算

建立了平面声波在平行界面上反射和折射的理论模型，推导了该理论模型下的反射系数表达式，对反射系数随入射角的变化规律作了分析和探讨。对在第一临界角和第二临界角附近的反射系数大小的讨论，有助于研究声波全波列中的滑行纵波、滑行横波和伪瑞利波的幅度特征。     

BaTiO3电流变液微波衰减可调控特征

分别考虑微波传播方向与电流变液颗粒链方向相垂直与平行的情况,对BaTiO 3电流变液的微波衰减行为进行了研究.实验发现在垂直的情形,当流体浓度较低时,微波衰减随电场强度增加而加大,并且随浓度增加电场调节微波衰减的幅度增加.超过一定浓度后,衰减由增加改变为减小,同时衰减的电场调节幅度较大.存在一个饱和电场强度,低于此值时,衰减变化显著;超过此值后,衰减变化趋于平稳.在平行的情形,发现衰减随电场强度单调增加.另外,微波衰减随电场强度的变化具有弛豫效应.初步认为微波衰减调控特征与外电场作用下电流变液结构转变和BaTiO 3 自身极化状态改变有关.