超声驻波悬浮能力特性

为了提高超声驻波悬浮能力和悬浮的稳定性,提出了辐射端和反射端均为凹球面形状的结构。通过ANSYS仿真分析超声驻波产生的过程,得到不同凹球面半径下驻波声场的声压分布和最大声压值,确定最优的凹球面半径值。用Matlab仿真的方法对驻波悬浮位置进行了预测。根据优化的结果,加工制作了超声驻波悬浮装置,并对物体进行了悬浮实验,悬浮位置与仿真分析得到的结果一致。该装置在辐射端与反射端间距为2个波长的情况下,同时在3个波节处悬浮了3个直径为3mm的钢球,驻波悬浮能力和悬浮的稳定性得到了较大幅度的提升。     

大尺寸板状构件超声阵列悬浮技术

为了提高超声悬浮性能及其柔性化应用能力,满足包括集成电路硅片和太阳能电池极板等构件的非接触抓取和输运的应用需求,开展基于换能器阵列的大尺寸板状构件超声悬浮技术研究. 采用空间脉冲响应函数法,建立换能器阵列非自由超声场的声压分布及该声场内悬浮体所受声辐射力的理论表达式,结合COMSOL软件进行仿真研究,验证该理论表达式的正确性. 搭建基于换能器阵列的超声悬浮实验装置,分别开展同一激励电压不同尺寸硅片以及同一尺寸硅片不同激励电压下的声悬浮实验. 结果表明：该技术可以实现对尺寸远大于波长的物体在稳定高度的超声悬浮,且当悬浮体的重量小于超声阵列的最大负载能力时,悬浮高度随物体尺寸和激励电压的变化不明显.     

变截面共振管的声特性研究

对一种变截面共振管中的声场特性进行理论分析和实验研究，得出管中的声压分布和声压最大时所对应的声源输出频率，为热声制冷的实用化提供了声学依据。     

谐振管对驻波悬浮特性的理论分析及实验

为了探究谐振管的引进对驻波悬浮的影响规律,设计了4种不同类型并带有谐振管的驻波悬浮仿真模型。利用ANSYS对有、无谐振管及不同谐振管半径的4种悬浮模型进行声压分析,得到谐振管的引进在一定程度上既可能提升驻波悬浮的悬浮能力,也可能会削弱其悬浮能力。当谐振管半径略大于反射端端面尺寸时,谐振管的引进对悬浮力的提升最大。最后搭建凹-凹型驻波悬浮装置实验平台,得到与理论分析一致的实验结果。当谐振管的半径为1.023倍波长时可实现6.5mm钢球的悬浮,而当谐振管的半径为1.251倍波长时却不能实现5.5mm钢球的悬浮。     

谐振管对驻波悬浮稳定性的分析与实验研究

为了研究在超声驻波悬浮装置中引进谐振管后对驻波悬浮稳定性的影响,设计两种超声驻波悬浮装置模型,其发射端和反射端分别为凹—凹型和凹—平型声悬浮装置,同时并对引进谐振管和未引进谐振管的两种驻波悬浮方案进行了模拟分析和实验对比。通过ANSYS和MATLAB联合仿真,得出在这两种悬浮方案下声悬浮场的相对时间平均势和相对声悬浮力的分布情况。通过比较发现：谐振管半径1.023λ的引进可有效地提高驻波悬浮的稳定性;最后搭建测试平台并对悬浮液滴进行有无谐振管的测试,实验结果显示：有谐振管作用时液滴的稳定悬浮时间大于无谐振管作用时的悬浮时间,从而与仿真分析一致验证了谐振管的引进可有效地增强驻波悬浮的悬浮稳定性这一结论。     

抗磁性物质的磁悬浮仿真及密度测量

利用COMSOL、Fluent和EDEM软件,仿真预测出不同磁悬浮装置下样品密度与悬浮高度之间的函数关系.在理论分析磁悬浮检测装置与原理的基础上,采用COMSOL软件模拟装置的磁场分布,通过拟合得到中心线上磁场强度表达式,并利用Fluent与EDEM软件耦合预测样品的悬浮高度.通过不同密度、不同磁铁间距的磁悬浮分组实验,验证数值仿真结果的正确性.实验结果表明,当磁铁间距为45 mm时,样品密度与悬浮高度呈线性关系,测量偏差为-0.001 5~0.013 0 g/cm³;当磁铁间距为60 mm时,样品密度与悬浮高度服从多项式函数关系,测量偏差达到-0.006 4~0.013 0 g/cm³.该数值仿真方法使用方便且密度检测精度高.     

宽频带封闭空间声场声模态的仿真研究

讨论了简谐激励矩形封闭空间声场声模态分析的基本原理,提出了宽频率范围激励空间声场声压的声模态分析计算理论方法,采用Ｃ＋＋语言编制了矩形空间声场频率特性分析和声模态形态的仿真软件,首次给出了空间声场声模态的形态仿真,通过计算机声模诚仿真和声模态实验结果的对比验证了提出的计算方法的正确性。     

2.5维有限差分算法在井孔声场研究中的应用

本文介绍了2．5维有限差分法的推导和计算过程,将它在轴对称井孔声场中的计算结果和用其他解析方法得到的结果进行了对比,得到了相当一致的结果。文中讨论分析了2．5维有限差分法应用于井孔声场计算中需注意的问题,并指出应用2.5维有限差分法可有效利用现有的微机资源解决一大类轴对称和非轴对称井孔声场计算问题。     

户内变电站通风和降噪模拟与优化

应用有限元分析方法,对户内变电站主变压室内的温度场、速度场和声场进行了综合建模分析,由此提出了根据仿真结果来评价户内变电站通风和降噪效果的方法.以南昌市豫章110kV变电站为例,仿真未改造前的变电站运行工况,将仿真分析得到的温度值和声压值与实测数据对比,验证了模型的有效性,得到了该变电站通风和降噪未达标的结论.对该变电站的通风和降噪进行了综合模拟优化,并提出了优化改造方案.按该方案实施优化改造后,豫章变电站的实测温度和噪声值基本达到了预定的各项评价指标.此外,提出了旨在进一步降低夜间噪声排放的变电站夜间运行模式.     

基于振速测量的HELS方法研究

为了提高重建声场中质点振速量的重建精度,在传统基于声压测量的Helmhohz方程最小二乘(HELS)方法理论基础上,推导得到了基于振速测量HELS声场重建的测量模型,简称振速模型.给出了该模型的声场重建算法和参数选取的基本原则,并对基于振速模型的声场重建和声压模型的声场重建进行仿真计算比较结果表明,新模型较传统模型的声...     

超声波体积流量计声场混合计算方法

超声波体积流量计测量空间内声场分布主要由换能器性能和实际工况下的流场共同决定. 在进行相关声场研究时,为了解决仅使用数值法难以对实际换能器重要计算参数进行准确建模的问题,提出联合测量边界条件和数值法的混合计算方法对声场进行求解. 计算模型的振动边界条件通过使用扫描式激光测振仪测量换能器表面离散点的振动速度并对其进行数据拟合来准确获取,实现以实验测量的数据对建模不确定性最大的换能器进行表征. 由计算流体动力学对超声体积流量计在不同体积流量下的流场进行求解,并将获取的流场导入数值计算模型中作为背景流场. 借助有限元软件COMSOL求解由非均匀流中线性声学式推导的控制式对声场进行预测. 比较预测和实验结果,对混合计算方法进行验证.     

射流噪声场特性的试验研究

对不同喷口直径的单股亚音速射流及非设计状态的超音速射噪声场进行了试验研究，获得了射流噪声的总声压场分布特性。结合射流流场结构，速度场和湍流场实验研究结果，讨论了噪声源和声场分布特性，以及喷口直径，唇部厚度，压缩性和封闭空间对噪声特性的影响。     

电抗器铁芯振动噪声多物理场研究

在磁致伸缩和麦克斯韦方程相关理论研究的基础上,采用有限元方法利用有限元软件COMSOL,在瞬态电磁场耦合、结构力场耦合以及声场耦合基础上建立了一台三相串联铁芯电抗器模型,针对三相串联铁芯电抗器在工频工作状态下的磁场分布、铁芯磁致伸缩位移、铁饼间的麦克斯韦力位移和声压级进行分析研究。根据仿真中电抗器的瞬态磁场分布,得到电抗器内部磁通密度分布、振动位移分布,进而得到声场分布。实验表明,多物理场仿真得到的结果与实测数据基本一致,证实运用多物理场耦合对噪声进行预估是一种有效的方法。     

单层球形网壳结构的分析及实验研究

针对单层球形网壳进行结构设计.以网壳承受的风载为设计载荷,利用FLUENT软件得到网壳表面风压分布载荷.采用单向流固耦合(FSI)技术,将计算得到的表面风压施加到网壳结构分析模型上.通过结构分析的非线性计算,得到网壳在风载条件下的应力分布及变形.以网壳梁截面尺寸最小为优化目标,得到满足设计指标要求的梁截面尺寸.通过现场实验,得到网壳节点位移载荷曲线,在相同条件下,将实验结果与仿真模型进行对比,验证了网壳结构模型的正确性.     

带倾斜薄板的梯形声场建模及其振声特性分析

针对带倾斜薄板的梯形声场声学建模问题,提出了一种基于Chebyshev-变分原理的非规则声场-结构耦合系统建模方法,建立了弹性边界约束下倾斜薄板-梯形封闭声场耦合模型。将结构位移和声场声压分别表示成多重Chebyshev级数形式,按照利兹方法分别求解结构和声场的拉格朗日泛函,得到耦合系统的特征方程并求得系统的固有频率和模态。与有限元结果的对比验证了本文方法的正确性,并就结构边界条件及声场倾斜角度对耦合系统固有频率的影响进行了分析。分析结果表明:倾斜角的存在增强了声场模态的不规则程度,倾角的增大使得耦合系统板控频率依次递减,而腔控频率的变化趋于复杂;薄板倾斜边界约束的释放使得耦合系统各阶固有频率显著减小。     

夫琅和费衍射实验仿真平台的构建

在夫琅和费衍射理论的基础上,通过Matlab编程实现了夫琅和费衍射实验的模拟仿真,并利用GUI编制了人机友好的图形用户界面,使学生可以灵活设置实验参数并将实验结果进行对比分析,最后通过mcc编译生成可脱离Matlab环境运行的可执行文件.该平台具有参数可调,人机交互友好,速度快,可移植性强,便于学生预习和理解实验的优势.     

全息数据外推与插值技术的极限学习机方法

针对近场声全息技术中有限测量孔径问题,提出一种基于极限学习机的全息声压外推与插值方法。该方法将初始全息面上的测量数据作为网络的输入样本进行训练学习,将未知的全息面声场当做目标值进行预测,实现全息数据的外推与插值,并对影响外推与插值结果的参数进行分析。利用外推或插值后的全息数据进行重建,将重建结果进行比较。结果表明:该方法相对于传统方法获得了更高的重建精度,解决了测量孔径有限造成的较大重建误差,在不增加测点情况下提高了重建图像的空间分辨率。同时,该插值技术也可用于非自由声场环境中,仿真结果验证了该方法的稳健性和优越性。     

基于声压灵敏度分析的轿车车内低频噪声优化

建立了含门窗的车身结构有限元模型、车内声场有限元模型及结构-声场耦合模型,进行了车内耦合声场预测。建立了车内声场声压灵敏度分析模型,研究了声场边界导纳和壁板振动速度的声压灵敏度,并根据分析结果优化了关键板件的加强筋和厚度,优化后车内声压主要峰值降低2~3 dB(A)。     

某SUV型汽车后视镜气动噪声数值仿真

为有效降低汽车气动噪声,依据声类比思想将气动噪声计算分成流场和声场计算,采用全域与子域分步计算流场和ACTRAN计算声场相结合的方法对某SUV型汽车后视镜的3种方案的气动噪声进行数值仿真,得到车外流场与车内外的声场及声压级频谱曲线,分析流场云图和声压级频谱曲线的变化规律.结果表明:方案III的后视镜因边缘凸起改善了侧窗外流场湍流脉动压力、漩涡和声源位置分布,减少了后视镜通过侧窗传播到车内的噪声.数值仿真结果与实验测试结果吻合较好,验证了方法的正确性.该方法可优化车内声场的分布,提高司乘人员舒适性.     

水中柱面宽带近场声全息技术的实现

基于声强测量的宽带声全息技术(BAHIM)是由近场声全息(NAH)领域脱颖而出的一项新技术,它由全息面上互相垂直的2个切向声强分量计算出全息面上的复声压相位,得到全息面上复声压,再进行NAH处理.针对水中圆柱体的噪声源识别问题,给出了该方法在柱体中运用的基本原理,推导了全息重构公式在有限空间范围上的离散算法,对算法实现和滤波等关键技术进行了研究,并利用所编制的程序进行了仿真验证.该文的研究为BAHIM技术应用于在水中柱体辐射声场的重建噪声源识别和定位提供了方便.