气体声弛豫过程中有效比热容与弛豫时间的分解对应关系

声在多原子分子气体中传播所引起的弛豫过程是探索气体特性的重要方面.本文通过研究气体声弛豫过程中振动自由度与平动自由度(V-T)以及振动自由度之间(V-V)的分子能量转移模型,给出了有效比热容与弛豫时间的分解对应关系及其通用获得方法.该分解模型与现有的声弛豫模型相比,反映了分解后的V-T和V-V弛豫过程中振动比热容与弛豫时间的对应关系,并发现了较高能级是引起对应声弛豫过程的决定因素.将基于该分解模型获得的气体声弛豫衰减谱经碰撞直径微调改进后,比现有理论更接近实验数据,其结果证明了该分解对应关系的正确性和合理性.

有效热容三要素在智能声学气体传感中的应用分析

针对基于单频点声速值的传统声学气体传感技术只能获得气体浓度信息的问题,对声扰动下形成的气体有效热容的三要素——转动热容、振动耦合热容和振动弛豫时间,与气体分子各特征信息的关系进行分析,指出了其各自在智能声学气体传感应用中的前景,并进行优劣对比。分析和计算结果表明,通过声吸收和声速测量值合成的气体有效热容三要素除能获取气体浓度信息外,转动热容可检测气体分子的几何结构,振动耦合热容可检测气体分子的微观振动频率,而弛豫时间可检测气体腔体压强。