基于分布式压电传感器的结构表面体积速度测量实验研究

以简支矩形薄板为研究对象,首先在波数域内对结构振动体积速度与辐射声功率的关系进行分析,推导出反映结构模态对体积速度贡献规律的数学表达式。在此基础上,结合PVDF压电薄膜的电荷输出方程,利用三角函数的正交性,给出一种新方法来设计体积速度传感器,并针对具体模型进行了结构体积速度测量实验研究。结果表明,所设计的分布式体积速度传感器具有较好的传感精度,进而说明了方法的正确性。同时还发现PVDF压电薄膜制作工艺与粘贴位置的偏差对其传感精度在一定频带内有较大影响,并且对不同位置激励下传感的影响程度不同。

体积速度匹配分布源边界点法的特解源位置优化方法研究

在分布源边界点法中,选择特解源及特解源位置对声场计算的精度具有很大的影响。为减小声场计算的误差,提出了一种确定特解源位置的优化方法。在该方法中,采用三极子作为特解源,以1%体积速度相对误差对结构声辐射计算的上限频率进行预测,然后在计算上限频率范围内通过体积速度匹配搜索,得到体积速度相对误差最小意义下的特解源优化位置,在该优化位置处构造声压与表面体积速度之间的传递矩阵来计算声场,以减小计算误差。数值仿真结果表明:在求取的计算上限频率范围内,特解源处于优化位置时,计算误差得以显著减小。当振速测量存在一定误差时,采用该方法仍可将计算误差控制在5%以内。

基于声辐射模态获取振动结构体积速度和能量分布

控制振动板结构的体积速度是降低结构总声功率和振动能量的一种有效策略。在中低频时,体积速度与第一阶声辐射模态伴随系数近似成正比。在振动平板上测量少数点振动速度分布,利用声辐射模态正交性质,通过求解欠定方程组,得到所需要的声辐射模态伴随系数,从而得到体积速度和振动能量。数值分析表明,得到的体积速度和振动能量与理论值一致,并且利用上述方法可设计一套结构简单、操作性较强的控制系统。

基于压电传感器获取任意边界板结构体积速度

介绍了一种设计体积速度传感器的新方法。设计策略为将PVDF压电薄膜黏结到结构表面上,两维振动结构的表面振速用Legendre多项式展开,利用两维分布式传感器压电方程,设计PVDF薄膜的形状,使传感器的输出电荷量正比于两维结构的体积速度。这样设计得到的传感器,其输出信号的实时性得到了保证,并且适用于任意边界条件,能测量振动结构的局部体积速度,拓宽了其应用范围。此外,还以简支板及其局部区域为例,通过数值计算,验证了设计方法的可行性。

一种声门气流体积速度估计的新方法

讨论了一种用半导体微型压力传感器测量声门上下压力梯度 ,以此来估计声门气流体积速度的方法。该技术可比测量口腔输出气流的反滤波法得到更可靠和更准确的结果。借助于压力梯度测量流速的原理 ,通过动物实验、人体实验证实了该方法的有效性 ,并给出了实验结果。这一探索性工作对发声生理和物理的基础研究有重要价值。

油气资源评价中体积速度法的应用

随着油气资源紧缺问题的日益突出,低勘探程度的区块越来越受到重视。合理利用勘探程度较高地区的地质信息,可快速、准确地评价低勘探程度区块的油气资源。二连盆地由50多个彼此独立、地质特征相似的凹陷组成,每个凹陷即是一个独立油气成藏单元。一般情况下,凹陷沉积速度越大,所堆积的沉积岩体积及有机质含量就越大、油气资源也愈多。油气资源量与沉积物填充平均体积速度之间存在双对数线性关系。为此,通过确定二连盆地的沉积体积速度与油气资源量之间关系,预测勘探程度低的中国石化登记区块的油气资源期望值为1.8813×108t。建议将布日敦南洼作为首选勘探目标,布日敦北洼、朝克乌拉凹陷和阿北凹陷作为第二层次勘探目标。

颌骨囊性病变囊内压对开窗术后不同时间段体积缩小速度的影响

目的探讨颌骨囊性病变开窗减压后不同时间段体积缩小速度与囊内压之间的关系。方法纳入南京医科大学附属口腔医院2018年4月到2019年10月影像学及病理学诊断为颌骨囊性病变且采用开窗减压术进行治疗的25例患者。术前使用压力传感器测量出囊内压力,使用Mimics 17.0软件分别在术前及术后3、6、12个月测量囊腔体积,计算囊性病变不同时间段的体积缩小速度(speed of shrinkage,SS,SS0-3:术后前3个月体积缩小速度;SS3-6:术后3到6月体积缩小速度;SS6-12:术后6~12个月体积缩小速度)。统计学方法采用方差分析及相关性检验,当P<0.05时差异有统计学意义。结果SS0-3,SS3-6,SS6-12两两对比差异具有统计学意义。SS0-3与囊内压力成负相关(r=-0.5295,n=25,P<0.01),与年龄成负相关(r=-0.5866,n=25,P<0.01)。囊内压与术前囊腔的体积成负相关(r=-0.4487,n=25,P<0.05)。SS0-3与成人术前囊腔体积成正相关(r=0.4546,n=20,P<0.05)。结论颌骨囊性病变开窗减压术后不同时间段体积缩小速度与囊内压力密切相关。

基于零体积速度模态配置的结构声主动控制

耦合模态空间控制方法可以对被控系统的固有频率、阻尼比和模态振型进行配置。针对结构低频振动噪声的主动控制问题,本文采用耦合模态空间控制方法将结构的振动模态控制为零体积速度模态。以矩形简支板为例进行了结构声辐射主动控制仿真,将板的第1阶和第4阶振动模态控制为零体积速度模态,结果表明,简支板的低频声辐射得到了有效控制。本文提出的结构声主动控制方法可以有效控制结构低频振动噪声,同时具有物理意义清楚、控制过程简单、控制率的设计与激励力大小和位置无关等特点。

单多普勒天气雷达反演降水粒子垂直速度Ⅱ:实例分析

垂直速度的反演一直是多普勒雷达风场反演的关键问题和难点,在对单多普勒雷达体积速度处理(VVP)法反演垂直速度进行敏感性分析和改进求解方程的基础上,对其反演三维风场和适用的风速条件做了模拟检验,并在强对流天气和台风实例中反演与验证。分析结果表明,改进的反演算法对径向风速的误差并不敏感,在高低仰角上的精度相同,观测误差越小或风速越大时,反演精度越高。对广州一次强对流过程的反演结果表明,改进的反演算法可以反演出对流单体中降水粒子垂直运动的变化。在中尺度气旋中,粒子垂直速度大值区的分布与气旋外围风切变的位置相符;在气旋的消散阶段下落速度增大,因而可通过粒子的垂直速度变化判断雨强的变化。对2006年超强台风"桑美"的反演结果显示,能够反演出台风中心的下沉气流以及外围交替出现的上升与下沉气流,在台风中心处下沉速度的大值区位于7-8 km高度,低层与高层的值相对较小。反演效果表明,改进后的反演方法较准确地反映了降水粒子的垂直运动,使多普勒雷达资料可揭示更多的三维风场细节,有助于改进强对流天气过程的风场结构分析和降雨落区的预测。

空间体积变化与万有引力常数的关系

目的:通过推导和分析,寻求万有引力的成因。方法:根据万有引力及牛顿第二定律公式,推导万有引力常数的相关因素。结果:通过推导分析,万有引力常数与空间体积变化的加速度成正比关系。结论:根据分析和推导,我们可以发现一种万有引力的成因,万有引力是由于空间体积的加速度缩小而产生,也即在空间体积的加速度缩小作用下,空间产生了重力场,物质之间产生了相互吸引的作用;同时物体间并不都是相互吸引,在物体所处空间体积发生加速增大时,物体周围产生时空变化呈凸面形,物体间将产生相互推斥的作用。

登陆台风边界层风廓线特征的地基雷达观测

为了分析登陆台风边界层风廓线特征,利用2004—2013年中国东南沿海新一代多普勒天气雷达收集的17个登陆台风资料,采用飓风速度体积分析方法,反演登陆台风的边界层风场结构特征。与探空观测对比表明,利用雷达径向风场可以准确地反演登陆台风的边界层风场结构,其风速误差小于2 m/s,风向误差小于5°。所有登陆台风合成的边界层风廓线显示,在近地层(100 m)以上,边界层风廓线存在类似急流的最大切向风,其高度均在1 km以上,显著高于大西洋观测到的飓风边界层急流高度(低于1 km)。陆地边界层内低层入流强度也明显大于过去海上观测,这主要是由陆地上摩擦增大引起。越靠近台风中心,边界层风廓线离散度越大,其中,径向风廓线比全风速以及切向风廓线离散度更大。将风廓线相对台风移动方向分为4个象限,分析边界层风廓线非对称特征显示,台风移动前侧入流层明显高于移动后侧。最大切向风位于台风移动左后侧,而台风右后侧没有显著的急流特征,与过去理想模拟的海陆差异导致的台风非对称分布特征一致。

混响声场条件下水声互易传递函数的测量及应用

对不规则的混响声场情况的互易测量方法进行了理论研究,对相关测量误差提出了修正方法。通过测量结果的空间平均和混响环境对声能密度影响的评估,修正了声源体积速度的计算值,并在水中进行了试验验证。经修正后的互易测量结果与正向实测结果基本一致。表明混响声场不影响互易原理有效性的成立,但影响了声源体积速度的计算,进而影响了应用互易原理对传递函数的测量。提出的修正方法在不规则的混响声场情况下简单有效,结论为今后基于互易原理的工程应用提供了参考和依据。

一种分析水中结构声振耦合特性的等效源方法

为了精确快速地获取考虑声振耦合作用结构的声辐射特性参数,根据波叠加原理和有限单元法提出了一种水中结构的声辐射特性的高效计算方法。首先,利用波叠加原理和单元体积速度匹配原则,将结构运动方程中的声压项表示为形函数与等效源函数的乘积,再根据耦合界面连续性条件,建立了等效源强与结构位移的关系表达式,从而计算等效源强度,确定声压振速等声学参数;然后,以置于水中的矩形板为案例,在未知振速情况下计算声功率,并与解析方法计算结果进行对比,说明等效源法的有效性,讨论了对等效源数目的敏感性。结果表明:该方法计算精度较高,在研究低频声辐射特性方面具有较大优势;与有限元法相比,该方法只需要离散结构表面单元,不需要离散流体域,减少了计算量;与边界元法相比,该方法不需要处理声场的奇异性问题,提高了计算效率。

基于能量的商用车驾驶室隔声试验技术

商用车驾驶室的隔声性能对其乘坐舒适性具有重要影响。介绍了基于能量的隔声测试原理,基于该理论对某商用车驾驶室进行了声传递函数测试并计算了隔声量。通过对试验结果的分析提出了影响驾驶室隔声性能的原因,并通过气密性试验验证了分析的准确性,同时提出了改进该驾驶室隔声性能的措施。实践证明,基于能量的隔声测试方法具有较高的测量精度,对整车及子系统的舒适性(Noise,Vibration,Harshness,NVH)正向开发具有重要的应用价值。

水下平板结构声振耦合分析的等效源法研究

水下航行体在水下辐射的噪声是水下目标探测的主要信息来源,快速精确地计算其辐射噪声特征参数对于结构的声辐射预报与控制具有十分重要意义。不同于空气中结构声辐射的预报,重流体介质如水中结构的噪声计算,由于结构振动和声场之间存在的耦合作用以及边界面上计算中存在的奇异积分问题,导致传统的边界元方法在计算效率和精度上受到一定限制。为此,利用波叠加原理,通过在结构内部分布点声源等效模拟振动产生的结构外声场,并根据结构与介质的边界连续性条件和体积速度匹配原则,构建了声振耦合动力学方程,以求解相应的等效源强度,进一步计算了声功率等声学参数。以水下置于无限大障板上的矩形板为案例,采用所提方法计算其声功率,并与解析解进行对比,证明了该等效源法的有效性。

力-声互易在水下声源强度测量中的应用

针对水下声源强度测定问题,提出一种互易评估的测量方法。对常规测试方法和力-声互易评估方法进行理论分析,利用双层圆柱壳体模型在消声水池中进行研究和试验验证,得到无指向性水下声源的体积速度。对2种测试方法的结果进行对比,分析其适用性和准确性。结果表明,互易评估结果和常规测试结果趋势一致,差值不超过3 d B。力-声互易评估方法能够有效地测定声源体积速度,为今后的互易应用研究提供参考。

Mass Transfer Enhancement of Gas Absorption by Adding the Dispersed Organic Phases

Mass transfer enhancement of gas absorption by adding a dispersed organic phase has been studied in this work. Various dispersed organic phases （heptanol, octanol, isoamyl alcohol, heptane, octane, and isooctane） were tested respectively in the experiment. According to the theoretical model and experimental data, the overall volumetric mass transfer coefficient and enhancement factor were obtained under different dispersed organic phase volume fraction and stirring speed. The experimental results indicate that gas-liquid mass transfer is enhanced at different level by adding a dispersed organic phase. The best performance of enhancement were achieved with the dispersed organic phase volumetric fraction of 5% and under an intermediate stirring speed of 670 r·min^-1. Among the organic phases tested in the experiment, alcohols show better performance, which gave 20% higher enhance-ment of overall volumetric mass transfer coefficient than adding alkanes.

Experimental study on gas explosion suppression based on ferrocene

In order to study the gas explosion suppression performance based on ferrocene, the self-constructed experimental facility was used to accomplish the experiment of gas explosion suppression. By means of thermogravimetric analysis, the thermal characteristics of ferrocene have been gotten and the gas explosion suppression mechanism of ferrocene has been analyzed. The results show that ferrocene had good effects on gas explosion suppression, and the explosion pressure and flame propagation speed declined obviously. When ferrocene concentration is 0.08 g/L and methane volume concentration is 9.5%, the maximum explosion overpressure and maximum flame propagation speed of methane-air respectively decreased by about 59.5% and 19.6%, respectively. TG and DSC curves showed that the mass loss of ferrocene consists of two processes, which are sublimation and lattice fracture. The temperature of mass loss ranged from 128 ℃ to 230 ℃. The results showed profoundly theoretical significance to gas explosion suppression by ferrocene in coal mines.

Investigation of extraction fraction in confined impinging jet reactors for tri-butyl-phosphate extracting butyric acid process

The extraction fraction E and overall volumetric mass transfer coefficient kka of TBP extracting butyric acid pro- cess in confined impinging jet reactors （CIJR） with two jets were investigated. The main variables tested were the concentration of tri-butyl-phosphate （TBP） and butyric acid, the impinging velocity V, the impinging velocityratio of two phases Vorg/Vaq, the nozzle inner diameter di and the distance L between the jet axes and the top wall of the impinging chamber. The results showed that E and kLa increase with an increase of the impinging velocity V, the concentration ofTBP Corg, and the impinging velocity ratio Vor/Vaq. However, E and kta decrease with an increase of the inner diameter d1 from 1 to 2 mm, the concentration of butyric acid Caq from 0.5% （v/v） to 2% （v/v）. The factor L ranging from 3 to 11 mm has a negligible effect on E and kLa. A correlation on these variables and kLa was proposed based on the experimental data. These results indicated good mass transfer oerformance of CIJR in the extraction operation.

波叠加法解的非唯一性问题改进及声源位置优化研究

本文提出一种有效满足声场整体计算精度需求且能保证声场唯一解的改进方法。该方法在单极子波叠加法的基础上,以分析波数范围内重构前后体积速度相对误差为目标函数,以同形缩小系数为优化变量对声源所在曲面位置进行优化选取,再通过辐射体内部添加适量额外的单极子源可有效保证声场的唯一解。两个数值算例表明:对于脉动球源,球心处添加一个单极子源的改进波叠加法可以有效避免解的非唯一性问题,且具有非常高的计算效率及精度;对于复杂几何体,以体积速度相对误差为目标函数优化得到的单极子源位置,添加附加源后可求得声场的唯一解,且满足整体计算精度要求。