声栅结构信号增强性能及其影响因素研究

对于安装在水下航行器声信号接收段的水听器阵列,在其声障板上覆盖高声阻抗材料(称为信号调节板)是一种能有效提高表面声阻抗并减少信号衰减的措施。相比传统的完全覆盖方式,声栅结构(即周期性地敷设调节板阵列)可以极大地提高接收信号增益,减小接收段的质量。为了深入理解声栅结构信号增强机理,优化声栅结构设计,研究了调节板宽度、调节板厚度、入射角以及结构宽度比等因素对声栅结构信号增强性能的影响。仿真结果表明:斜入射会改变信号比(SR)的对称分布,但不会大幅改变结构的声学性能;调节板越宽、越厚,引起的非镜面散射会更强,声栅结构的信号增强性能就越好。在实际应用中,应合理设计声栅结构几何参数以满足现实环境的多重约束以达到总体性能最优,此外适中的宽度比能获得良好的总体声学性能。

基于一维声栅共振场的大规模微粒并行排列的实验研究

声操控微粒技术可以非接触无损伤地控制声场中的物体运动,其在精密制造、材料工程、体外诊断等领域具有广阔的应用前景.传统声操控微粒技术一般采用自由声场,如利用单个换能器或阵列换能器产生的聚焦声场、行波场或驻波场等.然而,一般单个换能器产生的声场仅能操控单个微粒;而阵列换能器的驱动系统复杂,导致操控器件成本高昂且难以微型化;因此,亟需研究新的声场形态实现多样性微粒操控.本工作中,采用单个换能器产生的平面波激发一维声栅的共振声场,实验实现了大规模泡沫微球的周期排列操控.其操控机制是由于声栅狭缝中法布里-珀罗谐振声场与声栅表面周期衍射场共振耦合,在声栅表面形成周期分布的局域梯度声场,导致微粒在平行于声栅表面受到声捕获力,在垂直于声栅表面受到指向表面的声吸引力,实现了微粒周期排列在声栅表面上.该工作为利用超声在空气中大规模排列微粒提供了理论基础和技术支持.

利用声栅原理揭秘多级阶梯奇特乐音现象

光波经过光栅作用形成的光强分布,实际是光栅的单缝(槽)衍射和多缝(槽)干涉的共同结果。经观察发现,级数足够多的阶梯对一定强度的入射噪音反射后,在反射声场中将会获得某特定频段的乐音。本文仿照闪耀光栅将多级阶梯视为平面反射声栅即闪耀声栅,给出闪耀声栅声强分布,还给出相应的相邻槽间反射声波的路程差满足的约束关系。同时,根据实地考察的测量数据和相应的频谱曲线结合平面反射声栅原理对多级阶梯反射声场中形成的乐音现象予以分析,并以中国江苏茅山苏南抗战胜利纪念碑的“碑下放鞭炮空中响军号”和中国山东青岛鹤山的“招鹤回鸣”等两个现象作为实例予以阐释。

空气中一维声栅对微粒的声操控

本文对一维空气声栅表面微粒受到的声辐射力进行了详细的理论研究.首先采用有限元方法研究一维声栅的透射性质及表面声场分布,然后将有限元与动量张量积分结合研究处于一维声栅表面微粒受到的声辐射力特征.声栅共振透射增强是表面周期衍射波与狭缝Fabry-Perot共振耦合形成的,并且与声栅周期和厚度密切相关.研究发现,当共振波长与声栅周期相当时,微粒在其表面可受到指向声栅板面的声吸引力;当共振波长为声栅周期的二倍及以上,微粒可受到指向狭缝中的吸引力,且强度远小于第一种情况的吸引力.因此,在声栅处于共振波长与周期相当的共振模式时,可以在空气中利用声栅表面操控、吸引和排列微粒.

声表面波在Bragg声栅上衍射的偏转声束的发散角

本文从声表面波在声栅上的Bragg衍射的偏转角公式和偏转效率公式出发,分析了偏转声束的发散角δθ_1与声栅有关参数的关系。文中定义了声栅Bragg衍射的“Bragg角谱宽度”δθ_B,讨论了该量在判定偏转声束发散角δθ_1时的意义。结果表明:若入射声束的发散角δθ_(inc)的值大于声栅“Bragg角谱宽度”δθ_B,则偏转声束的发散角δθ_1等于δθ_B;反之若δθ_(inc)小于δθ_B,则δθ_4=δθ_(inc)。 实验上,应用观察和测量声-光衍射图案中的各束声对应的衍射光点的宽度的方法,对四种不同结构的样品——其中两种相应于δθ_(inc)(?)δθ_B,另两种相应于δθ_(inc)(?)δθ_B的情形——测量了δθ_(inc)和δθ_4。结果表明,上述理论分析结果与测量结果是一致的。

基压对跨声速涡轮叶栅尾迹损失影响的研究

跨声速涡轮尾迹损失是叶栅损失的主要部分,它大约占总损失的三分之一。跨声速尾迹气流是十分复杂的,必须要了解其基本的气流流动模型。目前计算损失的方法大多是根据经验的公式,但这个方法限制了计算损失的准确性。国外的一些研究表明:基压和损失,基压和反压都存在着一定的关系。本文就是利用超、跨声速平面叶栅风洞在近二十年中所做的叶栅试验数据,进行分类整理,寻找出基压对反压和基压对损失的简便的经验公式,为叶型设计的气动计算提供叶栅损失系数和叶片表面马赫数分布的预估。

有限元仿真模拟在《理论声学》教学中的应用:利用散射栅实现声子晶体相空间模式调控

文章以带有表面散射栅结构的声子晶体为例,探讨了计算机仿真模拟在《理论声学》教学中的应用。基于COMSOL Multiphysics软件,利用有限元方法数值计算了表面栅声子晶体的透射性质,结果表明添加表面栅能有效实现声波的相空间调控,并以此为基础在声子晶体带隙频率范围内实现了声波的定向激发。这种基于仿真模拟的教学模式有利于抽象概念的形象化,具有较好的教学效果。

基于PSP技术的压气机跨声叶栅表面压力场测量

为测量压气机跨声叶栅表面压力场,选择美国ISSI公司的Binary FIB PSP(压敏涂料),并根据涂料和跨声叶栅合理搭配相机和光源系统,对涂料进行标定。设计了两种不同的光路布局和拍照方案,获取了吸力面与压力面在多个攻角和马赫数下的试验数据。结果表明:对于压气机叶栅试验,打光和相机采取侧向布局效果更好。在0°攻角下,吸力面的吸力峰靠近前缘;随着攻角的变大,吸力面气流在靠近前缘很短距离完成加速和静压下降过程,然后沿弦长方向开始减速,压力面气流在叶片前缘附近很短距离内完成减速增压过程。当马赫数达到0.8时,叶栅通道出现了激波;随着进口马赫数的提高,叶片吸力面和压力面表面的静压值变小。

基于加权L_(0)梯度最小化及伪彩色的图像增强技术在超跨声叶栅纹影试验中的应用

在超跨声叶栅纹影灰度图像中,背景噪声和流场特征信息接近,且灰度图像视觉识别度低,影响叶栅主要流场结构的识别信息量和识别准确性。针对叶栅纹影灰度图像噪声特点,提出了基于加权L_(0)梯度最小化算法和伪彩色处理的图像增强方法。将图像沿水平和竖直方向分解,分别应用L_(0)梯度最小化算法去除噪声及平滑图像,并基于HSV颜色空间的伪彩色处理来提高图像分辨率。研究结果表明,所提出的图像增强方法在去除噪声的同时,还能很好地保留流场结构细节信息。伪彩色增强了纹影图像的分辨率,产生了更好的视觉效果,有效提高了纹影图像的判读能力与识别精度。

跨声叶栅角区激波/附面层干扰的开槽控制措施

提出了使用叶根槽作为一种被动控制手段来控制跨声叶栅的角区分离问题。在压力面与吸力面的压差作用下,叶根槽可产生自发射流,为叶栅吸力面侧角区注入高能流体,从而控制跨声叶栅的角区分离问题。通过数值模拟的方法分析了在不同攻角下叶根槽对压气机叶栅性能的影响及作用机理。结果表明:在小攻角下,叶根槽射流可破坏角区环形涡,从而有效减小跨声叶栅角区分离,提高叶栅的流通能力,改善叶栅性能;在大攻角下,叶根槽射流已不能破坏角区环形涡,但仍能为角区低能流体充能,减弱角区分离,从而拓宽叶栅工作范围。在0°攻角下总压损失系数可降低11.6%,同时叶栅攻角裕度由2°拓宽为3°。

西栅的梆声

乌镇是一枝莲，东栅、西栅、南栅、北栅是它张开的花瓣。东栅因为天光和烟火气盛，这片花瓣在我眼里是银粉色的。西栅呢，它被不绝的流水环绕着，那层层叠叠的楼台水阁，迷宫似的灰街长巷，也就有了舟楫的气象，似乎你轻轻一推，它们就会启航。这片轻灵的花瓣，在我眼里就是烛白色的了。

西栅的梆声

乌镇是一枝莲，东栅、西栅、南栅、北栅是它张开的仡瓣。东栅因为天光和娴火气盛，这片花瓣在我眼里是银粉色的。西栅呢，被不绝的流水环绕着，那层层叠叠的楼台水阁，迷宫似的灰街长巷，也就有了舟楫的气象，似乎你轻轻一推，它们就会起航。

地铁和隧道通风亭设计中气流噪声值的确定

根据地铁和隧道通风亭风口型式与噪声值之间关系,提供三种不同型式百叶风口在不同风速条件下距风口1 m处的气流噪声实测值和风亭设计注意事项,可供设计选用和参考。