芳香超导体:电-声耦合与电子关联

芳香超导体是近年来发现的一类新型高温超导体,超导转变温度随芳香分子尺寸的增大而升高,这引起了的实验和理论研究的广泛关注.关于其超导特性的驱动机制是电-声耦合还是电子关联效应等相关问题吸引了国内外研究组的极大兴趣.本文简述了芳香超导体的研究进展,介绍了金属掺杂芳香化合物后展现出的丰富超导现象,从电-声耦合和电子关联角度,讨论了国内外研究组对芳香化合物超导性的理解,及其对探索具有更高转变温度的芳香高温超导体的意义,最后介绍了目前领域内面临的挑战.

利用FEM/IBEM计算流体介质中的壳体的结构声耦合问题

利用有限元和间接边界元的声振耦合方程同时计算结构表面的振动和相应的辐射声场 ,将结构的物理坐标转化成模态基本量来表示 ,对完全耦合的结构动力学方程及声场方程进行解耦。对浸没于两种流体介质中的椭圆球壳体的数值计算结果表明 ,流体介质改变了结构的共振特性及声辐射特性。

贫氧、预混火焰热声耦合振荡的声场分析

利用SQLABⅡ振动噪声分析仪对贫氧、预混层流火焰和湍流火焰的热声耦合振荡过程进行声场分析.随着化学当量比φ的增大,燃烧室和预混室内声压振动的特征频率逐渐降低,而对应的声功率峰值逐渐提高.在特征频率附近,燃烧室与预混室内的声压振动趋于同频、同相,两者具有明显的耦合关系;在高频情况下,两者不会发生耦合.在化学当量比φ相同而燃烧室入口雷诺数不同的工况下,燃烧室内的声压振动频谱基本相似,说明可燃预混气的组分浓度变化是火焰发生低频振荡的主要原因,当燃烧在偏离化学恰当比情况下进行时,局部空气系数波动所导致的火焰表面大尺度涡团交替脱落是诱发火焰热声耦合振荡的主要原因.

固体火箭发动机涡声耦合特性数值研究

为了揭示固体火箭发动机内涡/声耦合机理,以VKI实验发动机为基础,使用大涡模拟方法,对不同温度下障碍物旋涡脱落诱发的振荡流场开展数值研究,获得了燃烧室内速度分布以及压力振荡的频率和幅值,并和实验数据进行了对比。结果表明,旋涡脱落频率与某阶声振频率相等不是涡/声耦合的必要条件;速度幅值对旋涡脱落频率的影响是主要的;平均马赫数对旋涡脱落频率的影响不大,对压力振幅的影响显著。

基于格林函数法的封闭声腔的结构-声耦合分析

以封闭声腔为模型 ,在考虑流固耦合作用的基础上 ,结合流体格林函数和 Helm holtz方程及其边界条件 ,导出了各阶声压模态对应的声压振幅响应公式 ;结合结构格林函数和板的振动方程及其边界条件 ,导出了各阶板模态对应的速度振幅响应公式。这两个公式物理意义明确 ,易于转化为矩阵形式直接进行数值仿真 ,可应用于任意几何形状的封闭声腔 ,为进一步研究封闭声腔的结构 -声耦合问题提供了必要的理论基础。数值仿真部分首先对声压振幅和速度振幅的积分形式作了矩阵化。然后以长方体封闭声腔为模型 ,结合有限元法计算声压模态和弹性板的振动模态 ,合成耦合系数 ,并最终合成弹性板与声腔耦合作用下的的声压响应和弹性板的速度响应 ;将数值仿真结果与解析结果以及前人的试验结果进行比较 ,验证了本文在理论分析和数值仿真方面的正确性。最后将该方法应用于一个非规则封闭声腔模型 ,得到了结构 -声耦合作用下的系统响应。

结构-声耦合法在汽车仪表板隔声性能仿真分析中的应用

镁合金材料具有密度小、比刚度高、阻尼大、抗冲击性好等优势,已成功用于汽车仪表板。应用结构-声耦合法分析仪表板的隔声性能,可避免传统理论求解对模型的苛刻要求和实验条件的限制。通过与实验结果比较,证实结构-声耦合法预测结构隔声性能的可靠性,并得出了扩散声场内汽车仪表板传声损失的数值结果。结果表明,在低频段,相同面密度的压铸镁合金仪表板的隔声性能明显优于钢质仪表板。换用轻质镁合金材料后,需改进原有的结构,使仪表板的固有频率避开噪声源的峰值频段,避免结构在某些频段内的声学特性恶化。采用镁合金材料可在满足汽车减重要求的同时,改善驾驶室内的声学环境。

感应式磁声耦合成像脉冲磁场激励源的设计

目的:脉冲磁场激励源是感应式磁声耦合成像系统激发声振动信号的关键部分,为了提高成像质量及成像分辨率,对脉冲磁场激励源进行参数设计及模拟实验验证。方法:选用正弦脉冲作为激励信号,对脉冲磁场放电电路参数进行了仿真设计,通过实验测量磁激励线圈产生的空间磁场信号,验证仿真结果。结果:实验结果表明,利用正弦脉冲对设计制作的线圈进行放电,磁感应强度信号中心频率为0.8MHz,频带宽度为1.2MHz,此参数下成像分辨率理论上可达1.9mm,脉宽达1.27μs。结论:利用设计的脉冲磁场激励源参数,通过功率放大即可实现感应式磁生耦合成像系统的脉冲磁场激励。

基于结构-声耦合法研究高铁铝型材的隔声性能

采用脉冲衰减法测量得到铝型材的内损耗因子作为仿真的结构阻尼参数,应用结构-声耦合法计算铝型材样件在100～1 600 Hz中心频段内的隔声量（STL）,并通过与试验对比,验证仿真方法的可靠性。选取3种不同几何断面的铝型材并对比其隔声性能。研究结果表明：侧墙铝型材的隔声性能相对最优,面密度最大的地板铝型材次之,顶板铝型材在500～1 250 Hz内有较宽的隔声谷,隔声性能最差。

蜂窝夹层板封闭声腔的结构-声耦合特性分析

对弹性板封闭声腔的结构-声耦合机制、耦合特性、影响耦合程度的系统参数及其对系统固有频率的影响进行了深入的理论分析,并对耦合系统固有频率进行了估计,通过与已有文献结果的比较对所提出的分析模型和计算方法进行了验证,在此基础上分析了夹层板结构参数对腔内声压响应的影响。结果表明:在满足结构质量和第一阶固有频率约束的前提下,适当增大面板厚度和芯层厚度有利于降低腔内声压响应。

运用波动方程计算内燃机爆震燃烧时的热声耦合性质

分析热声耦合领域和内燃机爆震的研究现状,给出根据KIVA燃烧模型推导出的三维波动方程,将之与KIVA相耦合,对一台内燃机爆震燃烧时的声波进行计算.结果显示,燃烧室内声学波动频率很高,且爆震时其幅值可达数个兆帕.对比实测爆震气缸压力高频信号可知,该波动方程可正确计算爆震时燃烧室内声波.对比高速摄影实验结果.声场计算结果和气体获得声功的分布图可知,声场的振荡比火焰传播更快、更复杂;内燃机燃烧的热声振荡没有特定部位稳定声功的输出或输入.最后,总结了常规热声机和内燃机热声耦合性质的异同.

热声耦合振荡燃烧的实验研究与分析

热声耦合振荡是在推进系统工作中经常遇到的危害系统工作及安全的现象。它是由非稳定燃烧放热和压力脉动互相耦合产生的系统振荡过程。通过对天然气预混燃烧过程中的热声耦合振荡现象进行了实验研究,分析了不同当量比、热负荷和进出口边界条件下天然气燃烧的动态过程,分析其稳定范围及振荡模态随影响因素的变化规律。结果显示振荡频率随着当量比的减小有所增加,但是没有发生模态变化。在常压条件、接近贫燃熄火极限时,热声耦合振荡现象消失,压力脉动频率跃升至500 Hz或1000 Hz附近的高频。燃烧室出口越接近阻塞条件,燃烧过程的稳定范围越小。同时入口边界位置越接近燃烧段,压力脉动频率越高。热功率变化也会对脉动频率和声压级数值产生影响。另外还采用线性扰动分析方法对天然气燃烧动态过程进行理论分析,进一步研究了不同条件下旋流预混燃烧的热声耦合振荡模态。

不同边界约束的弹性板封闭梯形声腔的结构-声耦合特性分析

基于解析法分别建立了梯形声腔内声场与两种边界约束形式(简支和固支)弹性壁板间的耦合模型,推导出反映声腔内声场与两种边界约束形式弹性壁板间耦合程度的通用表达式,研究了它们间的耦合特性,并对耦合系统受外界激励后的响应进行了分析。结果表明:对于简支和固支约束弹性壁板分别与梯形声腔构成的两个耦合系统,声腔声场模态与弹性壁板模态间在平行于倾斜壁面的轴向耦合依然具有选择性,而在随壁面倾斜角改变而尺寸变化的轴向其模态间耦合则不再具有选择性;弹性壁板的不同约束形式对腔控耦合系统模态的共振频率影响较小;腔控耦合系统模态的共振频率是否受壁面倾斜角的影响主要取决于倾斜壁面位置和声腔模态序数两个因素;相较于声腔壁面倾斜角对声腔内声场响应有较大的影响,其对板振动的响应影响较小。

频域磁声耦合成像逆问题初步研究

对频域磁声耦合成像方法逆问题进行初步研究,为实现基于频域处理方法的磁声电导率成像打下基础。应用复平面矢量方法,基于声源和频域幅值相位特性,研究频域磁声成像逆问题数学模型和重建方法。对频域磁声信号随声源空间位置和幅度变化特性进行仿真,对简单模型不同声源分布的频域逆问题进行仿真重建。建立多频率下的声源幅值和相位矢量方程组,利用非线性方程组的优化算法求解声源信息。利用铜丝仿体,对矢量求解方法和逆问题声源重建进行实验验证。频域幅值和相位满足复平面声源矢量叠加理论。利用矢量方法,初步实现两个声源样本的声源幅度和位置的重建,成像分辨率小于1 cm,实验的声源重建位置误差小于±0.4 mm。通过对频域磁声成像逆问题的重建研究,为后续进行复杂模型和真实组织的频域磁声重建研究打下基础,对实现高分辨率成像具有重要研究意义。

含区间参数的结构-声耦合系统可靠性优化设计

针对复合材料结构-声耦合系统,充分考虑系统本身及外载荷的不确定性,基于区间理论建立了相应的有限元分析方法及可靠性优化模型。首先,利用区间对不确定参数进行定量化描述,根据有限元网格推导含区间参数的结构-声耦合内场问题的有限-有限元方程;借助改进的区间泰勒展开方法,快速确定结构响应与声场响应的区间上下界;随后,基于区间可能度建立含不确定参数的耦合系统可靠性优化模型。数值算例通过层合板铺层角度和厚度的优化设计,验证了所建立可靠性优化设计模型及算法的有效性。

非规则声腔的结构-声耦合分析

以非规则封闭声腔为研究对象,从薄板振动方程和声学的经典波动方程出发,运用格林积分理论推导出了结构-声耦合系统在外力激励下的声压响应以及声腔边界振动响应的表达式。随后在规则声腔模型的数值仿真和理论分析中验证了这一理论的正确性,并将该理论应用于非规则封闭声腔的数值仿真,仿真结果能较好地反映出结构-声的耦合作用。

铁路客车结构—声耦合系统的声学特性

随着轨道车辆行业的高速发展,客车室内的噪声特性已成为衡量其质量的重要标志之一.由于车室内噪声不仅与结构的振动特性有关,还与系统声学特性有密切关系.为此以某型客车为研究对象,创建了客车室内结构—声耦合的有限元模型,分别对车身结构模型、室内空腔声学模型以及车体结构—声耦合模型进行了模态分析和频响分析,研究室内低频噪声的形成机理,得到室内声场的分布规律,可为提高室内低频噪声品质而进行的声学设计研究提供依据.

基于连续波的频域磁声耦合成像方法正问题研究

磁声耦合成像常用的时域信号检测方法易受到电磁干扰,限制成像质量。提出频域磁声成像方法,通过锁相放大实现微弱声信号的检测,提高信号检测精度。本研究建立了频域磁声耦合正问题数学模型,基于正弦波激励,对简单电导率边界模型进行了仿真研究和实验验证。仿真研究表明信号频域幅值相位反映了介质声源分布。实验验证了仿真结果,实现了声源幅值锁相检测和空间定位,检测精度达到10-7Pa,实现了激励电流低于1m A下的声检测。本研究提出的频域磁声耦合成像方法,有利于提高微弱磁声信号检测精度,在低频激励下实现高分辨率成像,对实现磁声耦合成像的介质内部电导率研究具有积极意义。

基于小波迦辽金法的复杂封闭空腔结构—声耦合场分析

基于小波的紧支性、正交性及Daubechies小波函数与其尺度函数的可微性,以Daubechies小波尺度函数作为Galerkin方法的基函数,研究求解任意复杂封闭空腔结构一声耦合场的方法。Galerkin法须要涉及Daubechies小波尺度函数的求导和积分,即所谓关联系数,而Daubechies小波不存在解析表达式且具有强烈振荡性,采用数值求导和积分存在很大误差。因此根据小波双尺度方程,给出求解结构—声耦合场中涉及的关联系数的精确计算格式。而后利用小波迦辽金法对一类似轿车车身的复杂封闭空腔,在20～250 Hz频段内进行结构—声耦合场预报,将计算值和试验测量值进行比较,证明该方法能够准确预报耦合场的固有频率和腔内声压分布情况。

求解二维结构-声耦合问题的一种直接方法

本文基于传递矩阵法 (TMM)和虚拟边界元法 (VBEM ) ,提出了一种求解在谐激励作用下二维结构 -声耦合问题的直接法。文中对任意形状的二维弹性环建立了一阶非齐次运动微分方程组 ,便于用齐次扩容精细积分法求解 ,对于含有任意形状孔穴的无穷域流体介质的Helmholtz外问题 ,采用复数形式的Burton_Miller型组合层势法建立了虚拟边界元方程 ,保证了声压在全波数域内存在唯一解。根据叠加原理并结合最小二乘法 ,提出了一种耦合方程的直接解法 ,由于该方法不存在迭代过程 ,因而具有较高的计算精度和效率。文中给出了二个典型弹性环在集中谐激励力作用下声辐射算例 。

内燃机燃烧过程中高频压力振荡的热声耦合机理

内燃机运转过程中,燃烧室的容积不断地发生变化,燃烧室内的燃烧源分布也随之变化,因而燃烧过程中缸内压力的高频振荡是很复杂的过程.KIVA软件结合SYSNOISE声学软件,建立燃烧室内热声耦合引起的压力场变化模型,定量分析了缸内压力的高频振荡过程.模拟计算多点燃烧激励状态下的燃烧室内压力波的传播过程,模拟结果与试验结果较吻合.模拟计算较好地体现燃烧室内某个位置的压力振荡过程,以及分析造成压力振荡的主要声源特性.结果表明:燃烧放热与燃烧室声场存在相互影响,压力波传播必须考虑声学的迟滞效应.