干式超声清洗变截面空腔流场特性仿真分析

针对显示器及半导体在制造过程中表面粘附微纳粉尘颗粒清洗不彻底的问题,设计了一种干式超声波清洗头,重点对其关键结构变截面空腔进行了研究分析。采用可压缩Navier-Stokes方程及Favre滤波处理建立了变截面空腔任意曲线坐标下的大涡模拟计算模型,利用ANSYS Fluent17.0对变截面空腔出口流场特性进行仿真模拟。针对不同空腔长深比、入口气流速度、空腔组数和腔口长度等因素,研究分析了变截面空腔出口气流速度、频率以及振幅的影响规律。结果表明,空腔长深比和入口气流速度大小对腔口流场特性的影响最大,腔口长度以及空腔组数对变截面空腔出口流场特性的影响较小,合理的变截面空腔结构参数组合能够产生稳定的超声频正弦波气流。研究结果可为干式超声清洗头的设计与工业应用提供理论指导。

变截面圆柱形空腔覆盖层吸声系数的二维近似解

具有空腔周期性排列的粘弹性结构在水声工程中有着广泛的应用。将包含变截面圆柱形空腔周期性排列的吸声覆盖层的一个单元进行分段近似成多层圆柱管结构,并应用子域分割法在分段的接合界面处满足平均轴向位移和平均轴向应力连续,给出了变截面圆柱形空腔吸声覆盖层吸声系数的二维近似解。分析了高阶传播波和分段层数对吸声系数的影响,比较了不同空腔形状对覆盖层吸声性能的影响。研究结果表明,在一定频率范围内,主要是最低阶传播模式对吸声性能起作用,喇叭型空腔结构较圆柱型空腔结构吸声覆盖层的吸声性能更加优良。在覆盖层设计中,空腔的形状应有一个优化的过程。