热声直线发电系统声学阻抗匹配机理与匹配性设计研究

本文针对热声直线发电系统组成结构的相关内容进行分析,结合热声直线发电系统声学阻抗匹配机理,包括匹配方法分析、集总声学流源模型构建、弹性储能调谐应用等内容,通过研究数学模型的构建、最大声功匹配设计方法、匹配性Matlab仿真分析等匹配性设计方案的具体内容,目的在于优化热声直线发电系统的运行结构,提高系统的运行可靠性。

近边界条件下水下爆炸冲击波信号特征研究

水下爆炸试验过程中,实测冲击波压力信号很容易产生畸变,对试验结果评估造成困难。通过梳理过往实测试验数据发现,不同介质声学阻抗差异是影响近边界条件下冲击波传播的关键因素。在水面附近由于空气的声学阻抗小于水介质,冲击波曲线会突然下降,产生明显的水面截断效应;钢结构表面受压力波叠加影响,压力曲线会不同程度的提高;水底附近由于底质的复杂性,其声学阻抗差异较大,实测压力场会受入射波、反射波、前驱波、波后扰动等因素的影响,波形曲线呈现更加复杂的特性。

声学隔声测试系统的设计及实现

针对声学材料隔声测试的需要,基于虚拟仪器技术构建了低成本的声学材料隔声分析测试系统。依据国标GB/Z 27764—2011设计并制备了100mm直径的声学阻抗管,使用四传声器,推导了依据传递矩阵法的隔声量计算公式,,搭建了数据采集系统。隔声实验测试对象为一块铝合金试件,对其隔声量进行了实际测试,并完成了数据分析,对实验结果进行了相应的讨论。通过对实验结果的分析进一步证明了该系统可对声学材料快速完成隔声性能的分析,并且具有灵活方便,造价低的优点。

基于KLM等效电路的声学匹配层参数扫描法

在超声换能器的声学匹配层的实际实现中，往往无法得到特性阻抗值与经典理论公式计算结果正好吻合的材料。以超声换能器的KLM等效电路模型为基础，对声学匹配层的参数（特性阻抗和厚度）分别进行了扫描，通过绘制匹配效果图（匹配层特性阻抗-输出功率、匹配层厚度-输出功率）的方法寻找最佳的匹配参数。计算表明，当压电材料为PZTs，工作介质为水时，与经典公式提供的参数相比，利用此法所得带宽是前者的2～4倍。

热声发电系统最大声电效率阻抗匹配分析

为提高热声发电系统的声电转换效率,根据相似理论,结合声学阻抗流源机理进行分析,提出一种永磁直线发电机弹簧机械阻抗和负载电阻抗的声学阻抗匹配设计方法。该方法以提高捕获声功为约束条件,实现声电转换效率最大。进一步地,在弹簧机械阻抗和负载容抗声学阻抗匹配时,给出发电机成为热声发动机声学阻性负载、声学感性负载和声学容性负载的阈值规律。最后搭建实验平台,通过建模、求解及分析设计,验证了发电机声学阻抗匹配方法的有效性,为热声发电系统(TAEGS)的设计提供理论依据。

高强度钢舱段浮筏基座结构声学设计

[目的]提出一种同时满足声学阻抗适配和力学刚度匹配要求的高强度钢舱段浮筏基座设计方案。[方法]以某典型浮筏基座为研究对象,采用不与耐压壳体连接的结构形式,调整基座结构参数,通过有限元建模分析,对原始基座和改进基座结构的阻抗特性与固有频率进行多方案计算分析,并对考虑基座影响的耐压船体强度进行校核,获得满足设计要求的浮筏基座方案。[结果]计算结果表明,改进基座阻抗幅值增加,固有频率与设备特征频率的耦合性降低,耐压船体的强度满足规范要求,重量增加在接受范围以内。[结论]该浮筏基座设计方案可为兼顾声学和力学特性的高强度钢舱段内大型基座设计提供参考。

应用时域有限差分法计算房间脉冲响应和声场参数

在室内声学时域有限差分(FDTD)计算模型中,将房间的复阻抗边界用数字阻抗滤波器描述,并给出了门、窗和墙壁的数字滤波器复阻抗模型,应用该模型计算房间脉冲响应和声场参数。对一真实房间,将FDTD模拟计算得到的房间脉冲响应和声学参数与实际测量结果相比较,验证了在室内声学FDTD计算中,采用数字滤波器近似的复阻抗边界模型能较好地模拟房间中的声场。

热声发生器开口端声学阻抗的理论和实验研究

基于传递矩阵法理论,推导并建立了开口式热声发生器系统中开口端声学阻抗与包含环形圈和开口式谐振管等传递矩阵之间的关系式,理论分析了小振幅下的线性辐射模型和大振幅下的开口端耗散模型.在此基础上,开口式行波热声发生器系统在开口式谐振管的不同直径(38,46,64 mm)、不同长度(450,530,630,730 mm)及不同锥度的锥形管(40°,45°,50°)下进行实验研究,将不同实验条件下开口端声学阻抗的实验结果与线性辐射模型和开口端耗散模型理论结果进行对比.分析结果表明:随着系统开口端气体振幅的逐渐增大,小振幅下线性辐射模型偏差较大,已不再适用,而实验结果与开口端耗散模型符合较好.