厚圆盘弯曲振动辐射声场指向性研究

厚盘辐射体机械强度高,横向尺寸小,在高频大功率声辐射条件被广泛应用。基于Mindin理论对厚圆盘的弯曲振动辐射声场特性进行了研究,推导出三种边界条件下厚圆盘辐射声场指向性的数值表达式,编制程序并研究其声辐射特性。结果表明,不同边界条件下的相同尺寸厚圆盘各阶指向性的尖锐程度不同,其中固定边界条件下辐射主声束角宽度最窄即指向性最尖锐,自由边界条件下主声束角宽度最宽,即指向性最不尖锐,简支边界条件次之;并且随着振动阶数和厚度的增加,各边界条件下厚圆盘的辐射声场主瓣指向性越来越尖锐,旁瓣逐渐增加,指向性变得越来越复杂。对同一频率、不同材料的厚盘,材料对其指向性的影响较小,但对同一尺寸、不同频率的厚盘,材料对其指向性的影响较大,研究结果对厚盘弯曲振动辐射体的应用提供了参考。     

单轴式声悬浮的物理特性

采用边界元方法对单轴式声悬浮过程中的人射声场计算,揭示了样品在声悬浮过程中的受力特性,结果表明,提高声源强度,降低重力水平或者采用密度大声速小的气体介质有利于提高声悬浮能力,另外,采用适当曲率半径和较大截面半径的凹球面反射端能够提高模式4下靠近反射面的一个悬浮位置的悬浮性能。     

单台阶同心圆盘辐射声场的指向性计算

作为向空气中辐射的声辐射器,弯振阶梯薄盘或矩形板在工业上有很多应用。由于计算的复杂性,以前的文献对阶梯圆盘的声场指向性未作研究。利用点声源组合的方法（Rayleigh积分）,计算了边界自由的弯振阶梯圆盘辐射声场的指向性,与弯曲振动的圆盘相比,阶梯圆盘的声场指向性得到了明显改善,理论计算结果与Gallego的实际测试图案相吻合。计算为这类辐射器的高效应用、优化设计提供了理论依据。     

超声驻波场中固液黏附液滴悬浮分离研究

针对影响高能束内加工质量和效率关键因素,提出新的废屑排出方法。首先建立了超声驻波作用下固液分离数学模型;其次模拟了有无液滴声场分布;然后模拟并试验研究了液滴的形变及运动过程。结果表明,液滴周围的声压大于液滴内部的声压,可促使液滴收缩分离,为液滴超声悬浮分离提供理论支持;在声辐射力、表面张力、黏附力、静压等力耦合作用下,液滴发生变形驱动液滴周围的气流向中心集聚,进而实现分离,并以中央凹陷的扁平球状稳定悬浮于声波节点。     

声悬浮的研究应用进展

声悬浮是一种新型无容器处理技术，悬浮力及悬浮稳定性是声悬浮研究的两个重要方面。本文在查阅大量文献的基础上，阐述了声悬浮的机理，论述了声悬浮技术的研究应用进展，最后讨论了声悬浮技术尚需解决的问题。     

滑模变结构法实现旋转圆盘混沌振动的控制

为了消除旋转圆盘横向混沌振动,克服其对整个系统及工作状况的不利影响,对旋转圆盘横向振动的四维非线性方程进行了复杂动力学特征分析,包括相轨迹图、Lyapunov指数和庞加莱映射图。利用比例积分滑模变结构法,将旋转圆盘从其横向混沌振动的混沌轨道先后控制到任意固定点和周期轨道,并用MATLAB模拟验证其有效性。重点讨论了滑模变结构方法的增益系数对抖振问题、受控系统的过渡过程的时间、峰值和控制器的过渡时间、峰值和稳定后的状态及其上下界的影响。结果为比例积分滑模变结构法的应用和相关机械系统混沌态的有效控制提供了理论依据。     

封闭空间中结构声辐射的有源力控制研究

推导了在初级力源和次级力源共同作用下的弹性结构振动声辐射公式,对封闭空间中的有源结构声控制（ＡＳＡＣ）建立了有源力最优控制模型。模拟实验研究了弹性结构由力源激励所产生的封闭空间声场的特点、有源控制力向量的位置、幅值和次级力源个数的选择等问题。结果表明,弹性结构在力源激励下的封闭声场,是由激励力大小、结构模态和空腔模态间的耦合决定的;对于单模态振动声辐射,应选取振幅最大处作为次级力源的位置,同时优化力的大小;另外,合理选取次级力源个数可有效控制多模态振动声辐射。这些结论为建立封闭空间中结构声辐射有源力控实验系统提供了理论基础。     

裂纹对齿轮三维弹性体振动声辐射特性影响的研究

通过模拟齿根裂纹和分度圆裂纹情况下齿轮体的声场指向特性来研究裂纹对齿轮结构声场特性的影响。建立了齿根裂纹和分度圆裂纹的三维弹性体模型,利用ANSYS软件进行了动力学特性分析和模态分析,在此基础上将模态分析所得到的各种结果参数导出,根据厚圆盘的声辐射理论、并通过MATLAB编程数值模拟了齿根裂纹和分度圆裂纹故障齿轮辐射的声场特性,得到各自在r =0.5m球面上的声压指向分布特性以及轴向声压分布大小,通过对研究结果的分析比较,探讨了不同位置的裂纹和不同大小的裂纹对齿轮结构振动声特性的影响程度,给出了裂纹的影响规律。这为工程实际中采用声学方法进行故障定征和判别提供一定的理论基础。     

基于Mindlin理论的厚阶梯圆盘弯曲振动特性研究

阶梯圆盘辐射体因其辐射面积大、辐射效率高等优点在大功率超声领域获得了广泛的应用。从声学应用角度,基于Mindlin理论推导了厚阶梯圆盘在自由、固定、简支边界条件下的频率方程,并分别对频率方程进行数值求解,结果表明计算得到的频率与有限元模拟及实验测试结果基本相符。该结论为厚盘的弯曲振动辐射器的设计提供了理论参考。     

手持式声场型听力筛查仪校准方法

介绍了现有手持式声场型听力筛查仪的应用范围和工作原理,分析其发出的声学信号如啭声的特点,根据其特点设计了一种可行的新校准方法,并给出了一个校准实例。     

旋转柔性圆盘的气-固耦合振动

研究了旋转柔性圆盘与周围气膜之间的耦合振动问题.首先给出了基于润滑理论考虑了柔性圆盘振动影响的气膜压力分布的Reynolds方程,以及考虑了盘的旋转离心力、弯曲刚度和气膜压力影响的旋转柔性圆盘的运动方程,然后用有限元对气膜压力方程及旋转柔性圆盘的运动方程进行了离散化,用数值方法求解了旋转柔性圆盘运动与气膜压力的耦合方程,研究了旋转柔性圆盘的气-固耦合振动特性,讨论了周向静载荷的大小、载荷施加位置和气膜厚度对旋转柔性圆盘振动响应的影响.结果表明,周向静载荷的位置对旋转柔性圆盘的振动有很大的影响.一般情况下,周向静载荷越靠近盘的外缘,柔性盘的振动就越大;气膜越厚,柔性盘的振动越大.     

声冲流实验研究

1引言 相对交变声压而言,对声传播的次级效应-声辐射压力的研究和利用似乎不为很多人看好.较早的研究在声悬浮和确定气体中液滴的表面张力[1].现有的应用是线性声场声功率和声强的测量;在非线性声场中,也仅用于药物透入治疗、雾化治疗和形成超声喷泉以美化环境等少数几个方面[2].如果我们有意识地利用这种声辐射压力形成旋转力矩的话,即便不很大,也可引起比较显著甚至更多应用思考的力学效应.在本研究中,作者就是利用一低功率超声的辐射压力所形成的声冲流,使重量不一、直径不同的浮置球体获得了稳定的力矩而旋转起来.     

基于超声驻波场的水下颗粒操控研究

超声波产生的声辐射力可以实现对微小物体的操控。针对微米尺度颗粒在液体环境的操控问题,基于黏性介质中的声辐射力理论,建立由双凹球面聚焦超声换能器驱动下的水下颗粒操控模型。利用COMSOL软件仿真了模型的声场、声流场及颗粒操控动态过程,最后通过水下颗粒操控实验对仿真结果进行验证。研究发现,颗粒在水下操控过程受到声辐射力与声流曳力的共同作用,由声波干涉作用形成的局部驻波场主要依靠声辐射力将颗粒团聚在波节位置,但随着颗粒尺寸的减小,颗粒无法继续束缚,颗粒操控将由依靠声辐射力转变为声流曳力。此外声场强度的增加会增强颗粒操控的抗扰动能力。     

旋转圆盘电极

旋转圆盘电极(Rotating Disk Electrode,简称RDE)是电化学测试的重要仪器。它形式简单、应用广泛,其它各种类型的旋转电极都是在其基础上发展而来。本文简述了它的发展过程,着重介绍了它的理论基础、应用和设计。文中给出了在某些电化学测试中需要的定量公式及其使用条件,并指出设计需要深思熟虑,因为这不仅关系到旋转圆盘电极的质量,关键在于直接影响测试结果。本文还结合实例说明旋转圆盘电极在腐蚀研究中的重要应用。     

气介式功率超声复合换能器的声辐射特性研究

本文对气介式功率超声复合换能器的辐射声场进行了理论计算并与实验结果进行了对比。该复合换能器由夹心式纵向振动半波长换能器及弯曲振动的薄圆盘组成。从理论上推出了弯曲振动辐射圆盘在不同边界条件下的辐射声场分布及其共振频率方程。理论分析结果表明,固定边界弯曲振动圆盘辐射声场的指向性最佳,并且指向性的理论计算结果与实验结果符合很好。     

单轴式声悬浮的实验研究及数值模拟分析

采用自行研制的单轴式声悬浮装置,实现了密度为7.9g/cm3的钢球的稳定悬浮.采用有限元方法对两种不同形状谐振腔的声场进行了数值计算和模拟,结果表明采用凹球面形反射面能有效提高悬浮性能;同时解释了实验过程中小球沿凹球面壁运动的现象,对进一步研究声悬浮装置结构对悬浮性能的影响有一定的借鉴意义.     

凸形弧线旋转曲面声透镜研究

通过对凸形弧线旋转曲面声透镜在不同面形参数下的声场的数值计算,研究了透镜面形参数与其声场分布特特间的关系,证实透镜面形参数对声场分布有明显影响,根据在声场中尽可能长的距离范围内,获得声束宽度较小,旁瓣水平适中的声束的要求,提出了透镜的优化面形参数,结果得到实验验证。     

单泡声致发光中声压与气泡最大半径的关系

1引言: 当一定幅度的超声波作用于水中时,水中的微小气泡会在声压的驱动下膨胀和塌缩,并不断成长为肉眼可见的气泡,这种现象就是声空化.当超声波的幅度继续增大,水中气泡的膨胀、塌缩更加激烈,会产生短暂发光,这就是声致发光.早期的观察到的声致发光都是来自大量空化泡的集体效应,所以称为多泡声致发光.1992年,Gaitan等人将超声波作用于除气水,实现了单个气泡在水中的悬浮、膨胀、塌缩和发光,发明了单泡声致发光[1],使得人们可以对发光的单个气泡的参数进行具体的研究.     

城市轨道交通噪声空间分布特性模拟预测分析

1引言 城市轨道交通体现为立体化、智能化、高效环保的都市客运体系[1],分析并得到轨道交通噪声空间分布特征对其沿线声环境保护具有重要意义[2][3].     

微振动输送中圆盘型压电振子的动力学分析

目的研究压电陶瓷振动给料器的双晶片压电振子,求出其力学表达式,为振动给料器的双压电晶片的优化设计奠定理论基础。方法以螺旋式压电振动给料器的圆盘型压电振子为例,对圆盘型压电双晶片进行动力学分析,建立振动模型及动力学方程,对激振力进行求解。结果运用Rayleigh-Ritz法推导出在简支边界条件下,双压电晶片振子的弯曲振动的共振频率以及激振力表达式,得出最大误差出现在160 V处,理论计算与实验验证数据的误差为10%左右,有限元分析与实验验证数据的误差为5%左右。结论通过实验可以看出在实际应用中,要综合考虑其电压输入与压电陶瓷层的变形程度,选择最佳的电能输入,才能使压电双晶片获得最大的激励位移。