一种声驻波演示仪的制作——大学物理教学中融入自制物理演示仪器

本文旨在通过指导学生自制声驻波演示仪,提升学生的创新能力和动手操作技能.针对传统驻波演示实验的限制,设计了一种新型演示仪,该仪器安全、直观,并易于操作.成功模拟了声波干涉现象,并测量了空气中的声速,结果与理论值相符.教学实践表明,学生的创新思维和实践技能得到增强,学习兴趣和积极性显著提升.

高频热声驻波发动机性能的实验研究

热声驻波发动机由于内禀的不可逆性而热效率较低,但其系统结构简单和可靠性高的优点使其仍具有一定的应用前景。目前,对高频驻波系统研究较少,搭建了一台高频热声驻波发动机,研究了板叠和谐振管对系统的重要作用,另外,初步探讨了系统热腔内的温度演化过程和稳定振荡时的温度分布特性,这对高频热声驻波发动机实验和数值研究具有指导意义。

基于声驻波原理的高频声光正弦调制器

介绍了一种基于声驻波原理研制的高频声光正弦调制器,分析了声驻波在晶体中形成的相位光栅的周期性变化特征,介绍了该高频声光正弦调制器的设计原理并对其性能进行了测试和分析。该声光正弦调制器调制频率达到300 MHz,驱动源结构简单,易于制作。

VVER机组主回路声驻波的监测和分析

介绍了VVER核电机组主回路的声驻波监测系统,描述了其声驻波监测传感器的布置以及传感器原理。介绍了声驻波的监测方法,举例VVER机组声驻波的监测结果,分析了在机组不同功率下的声驻波特点,并统计列出了声驻波和功率间的关系曲线。

二维谐振腔中声驻波的格子气仿真

引入带温度的 9- Bit正方形格子气自动机模型 ,利用MonteCarlo方法模拟声源并激发平面波 ,在二维谐振腔中建立了声驻波场。该模型能够动态地反映声波的建立和演化过程 。

基于傅里叶光学理论的声驻波成像分析

基于傅里叶光学理论研究了激光通过声光衍射现象的产生和声驻波的成像过程,并设计实验验证了理论推导的正确性.针对不同空间滤波方式,分析声驻波成像条纹间距和条纹对比度的变化,提出一种新的用空间滤波手段测量声速的实验方法.该理论研究及相关实验,完整地分析了声驻波的成像问题,也有利于加深对傅里叶光学中的空间滤波的理解.

一种声驻波演示装置

驻波是一种重要的波的干涉现象。两个振幅相同的相干波,在同一直线上,沿相反方向传播时,叠加后成为驻波。在波形上,驻波的波节和波腹的位置始终是不变的,给人“驻立不动”的印象,但它的瞬时值是随时间而改变的。声音是一种可以听得到,却摸不着的物质,新设计的一种声驻波演示装置可以让声音跳起舞来,通过泡沫球的形态变化来观赏活泼跳跃的声音从而激发学生学习物理的兴趣。该装置操作简单,制作容易,实验现象直观明了值得推广。

声表面驻波局部图案化微操控方法

针对目前声表面驻波微操控方法在微流道的完整宽度上形成驻波图案,缺乏实现区域化操控的可行性的问题,量化分析了短脉冲激发的声表面波在声学微操控结构中产生与控制局部微粒图案的方法。通过对单指对叉指换能器机械波形的加式合成,建立了短脉冲激励下的波形传播解析模型,结合有限元方法建立立式声表面波微操控器件的全截面仿真模型,研究对激励信号施加脉冲延迟和频率调制时,微操控器件的时均基底位移以及微流道内声场分布的变化规律。为验证理论模型,制作微操控器件进行实验测试。结果表明,通过修改激励信号的相对时延和有效脉冲时间,可以有效地控制声场中生成驻波区域的位置及宽度,二者均呈线性正相关,与理论及仿真结果相符。

声驻波场中空化泡的动力学特性

以水为工作介质,考虑了液体的可压缩性,研究了驻波声场中空化泡的运动特性,模拟了驻波场中各位置处空化泡的运动状态以及相关参数对各位置处空化泡在主Bjerknes力作用下运动方向的影响.结果表明:驻波声场中,空化泡的运动状态分为三个区域,即在声压波腹附近空化泡做稳态空化,在偏离波腹处空化泡做瞬态空化,在声压波节附近,空化泡在主Bjerknes力作用下,一直向声压波节处移动,显示不发生空化现象;驻波场中声压幅值增加有利于空化的发生,但声压幅值增加到一定上限时,压力波腹区域将排斥空化泡,并驱赶空化泡向压力波节移动,不利于空化现象的发生;当声频率小于初始空化泡的共振频率时,声频率越高,由于主Bjerknes力的作用将有更多的空化泡向声压波节移动,不利于空化的发生,尤其是驻波场液面的高度不应是声波波长的1/4;当声频率一定时,空化泡初始半径越大越有利于空化现象的发生,但当空化泡的初始半径超过声频率的共振半径时,由于主Bjerknes力的作用将有更多的空化泡向声压波节移动,不利于空化的发生.

驻波型热声发动机的数值模拟

通过对驻波发动机热声边界条件的分析 ,给出了一种用“打靶法”进行迭代运算的循环模式 ,从而避开繁重的矩阵运算 ,计算效率得到有效地提高。最后以一个实例证明本方法计算结果与实验吻合较好。

低频驻波声悬浮仪器的设计与定量研究

以单轴式声悬浮仪结构为基础,改变传统超声频率信号,使用低频信号实现物体在谐振腔内的悬浮,同时结合声学理论,定量分析出物体声悬浮的条件及悬浮的稳定区,利用驻波共振法测量声速。结合自制教具的特点,将水平放置的声悬浮仪改进后,还可用做驻波形成的演示性仪器,通过改变输入信号频率,观察谐振腔内驻波的形成及悬浮物体在波腹位置的振动状态,提高实验教学的演示性。该套装置制作简单,操作简便,既可作为实验演示教学也可作为定量探究实验。

一种声控发光驻波管测量声速的分析

声控发光驻波管由透明亚克力管、声控发光单元阵列、声波换能器、硬质端盖和支架组成.通过信号发生器提供声源信号,驻波管内空气的振动叠加能够产生类似于驻波状态.理论分析表明这种驻波状态与理想驻波的波节和波腹位置相一致,因此,能够用于测量声波的波长.驻波管用于实验测量声速,精细调节信号源频率和振幅,通过LED的亮度显示,能够获得清晰的声压波节和波腹.实验测量表明,使用声控发光驻波管测量声速具有操作简便、准确的优点.

驻波型热声压缩机驱动脉管的最新结果

热声驱动脉管制冷机中由于完全无运动部件 ,具有运行稳定、寿命长等优点。经过对先前已经达到 138K的热声驱动脉管制冷机进行系统的改进 ,在国内首次使该类型的制冷机进入低温温区 ,以氦气为工质获得了 119.7K的制冷温度 ,这一温度已经能够液化一个大气压表压下的天然气 (主要成分 :甲烷 ) ,显示出该制冷方式广阔的应用前景。此外 ,研究了混合工质对热声驱动脉管制冷系统性能的影响情况 ,并获得了 117.6

基于热声网络理论的驻波热声发动机起振模拟

为了研究驻波热声发动机的起振条件并更好地理解热声振荡的机理,采用热声网络理论对驻波热声发动机的起振过程进行模拟.从线性热声理论中的控制微分方程出发,推导出存在温度梯度的板叠传输矩阵的3种不同表达式,并通过计算对比3种计算方法的精度.根据热声网络理论,对自行设计的驻波热声发动机进行整机模拟,计算起振温度和频率随充气压力和板叠间距的变化,并与实验结果进行对比,计算的起振温度随充气压力的变化趋势与实验结果基本相同.计算结果表明:不同的充气压力应选择不同的板叠间距.对该驻波热声发动机,其最佳的板叠间距应为热渗透深度的2.20～2.30倍.

驻波声悬浮中对悬浮小物件的操控研究

基于单轴式声悬浮仪结构,对声悬浮装置进行改进并进行实验.基于声学理论,定量推出的驻波形成的条件,对影响装置悬浮能力的频率、电压、悬浮物大小和密度等多种变量进行研究,使得悬浮能力得以提升,并对单个悬浮小球运动和所有悬浮小球整体运动的操控程度进行研究,最后利用COMSOL软件模拟仿真,进行进一步验证.

驻波型热声制冷机熵产分析

声制冷机是一种新型制冷机,具有无机械运动部件,可靠性高寿命长,采用惰性气体为工质无污染等优点．驻波型热声制冷机的声功泵热效应是不可逆过程,内部不可逆损失导致热声制冷机效率偏低,制约了热声制冷机的发展和应用．本文研究了线性范围内驻波型制冷机换热器和回热器内的可压缩振荡流动与传热过程的熵产,分析了板间距,振荡频率和温度梯度对熵产的影响。

79.7 K驻波型热声驱动脉管制冷机

根据声学原理,把一根大约四分之一波长长度的管子接到一台驻波型热声发动机和一个脉管制冷机之间,能把制冷机入口的压比和压力振幅放大,使脉管制冷机的最低制冷温度降到79.7 K。

金属管(杆)横驻波演示实验

对两端自由金属管(杆)弯曲振动实验进行了分析,对观察到的现象给出了相应的解释.

热声谐振管非线性效应的实验研究

线性热声理论的前提条件是小振幅假设 ,但是 ,实际热声热机的工作振幅大多超出了这个假设而工作于非线性区域。因而 ,实际热机具有很强的非线性特点。S .karpov[1] 和Atchley[2 ] 等人在理论上证明了热声效应存在非线性不稳定性饱和、起振模态选择等非线性行为。作者在自行研制的驻波热声谐振管实验中观察到了以上非线性现象 ,本文将介绍这些实验现象 。

750 kV/330 kV混压同塔四回输电线路“100 Hz”纯声分布规律研究

为了获取750 kV/330 kV混压同塔四回输电线路产生的“100 Hz”纯声分布规律,文中基于美国EPRI提出的大雨条件下单位长度导线纯声激发量计算公式,建立了750 kV/330 kV混压同塔四回输电线路纯声传播模型,并与宽频带噪声A计权声级进行对比分析,得到不同导线排列方式下、不同高度处以及考虑时间和空间的“100 Hz”纯声分布规律。结果表明:在混压同塔架设方式下,“100 Hz”纯声驻波关于中心线不对称;随着到中心线的距离增加,纯声驻波振荡衰减,且相邻波峰间的距离越来越大;同一位置处,纯声驻波随时间呈现周期性变化;不同高度处,纯声驻波的变化趋势不同,且幅值相差较大;不同排列方式下,纯声的幅值、相邻波峰间的距离均不同,其单调下降点均出现在距中心线600 m以外。