新型多共振腔声子晶体声屏障的带隙机理及其隔声性能研究

为控制道路噪声水平,设计了一种新型多共振腔的声子晶体声屏障。该设计先采用理论和仿真计算分析多腔声子晶体的能带结构,研究不同共振腔数量和晶胞形状对声子晶体禁带特性的影响情况,发现随着共振腔个数的增加,带隙的数量和宽度也在增加;针对同种多腔散射体模型还对不同晶格排列方式进行能带特性分析,阐明不同排列方式对带隙范围的影响。为进一步验证带隙的准确性,利用有限元法和边界元法分别仿真计算六共振腔声子晶体声屏障的传递损失,得到的传递损失曲线与其带隙特性能较好的匹配上。最后利用室外试验分别验证其在三角晶格和正方形晶格排列下的隔声效果。试验证明了该新型多共振腔声子晶体声屏障在带隙范围内具有良好的降噪性能。

通窍活血汤通过激活音猬因子信号通路减轻脑缺血后大鼠脑水肿的实验研究

目的 探讨通窍活血汤是否可通过激活音猬因子信号通路来减轻脑缺血后大鼠脑水肿损伤。方法雄性SD大鼠72只,随机分为假手术组、模型组、尼莫地平组(10 mg/kg)、中药低剂量组(2.9 g/kg)、中药中剂量组(5.8 g/kg)、中药高剂量组(11.6 g/kg)。通过大脑中动脉闭塞(MCAO)制备脑缺血大鼠模型,术后24 h进行指标评定及取材。采用神经功能学评分检测神经功能;Morris水迷宫比较学习记忆能力;苏木素-伊红(HE)染色观察脑组织形态结构;免疫组织化学法和蛋白免疫印迹(Western blotting)法检测脑组织音猬因子(Shh)、Glioma-associated oncogene homolog 1(Gli1)转录因子、Claudin-5(Cldn5)、水通道蛋白4(AQP4)的表达。结果 与假手术组相比,模型组大鼠神经功能评分显著增高(P<0.05),脑组织Shh、Gli1表达增多(P<0.05),Cldn5表达减少(P<0.01),AQP4表达增加(P<0.01);与模型组相比,尼莫地平组与通窍活血汤中、高剂量组大鼠神经缺损恢复(P<0.05),空间记忆能力与脑组织病理学改善;中药中剂量组大鼠脑组织Shh、Gli1、Cldn5蛋白表达量增加(P<0.01),AQP4蛋白表达量减少(P<0.01)。与尼莫地平组相比,通窍活血汤中剂量组大鼠神经功能评分、穿越平台次数与平台所在象限停留时间略高,通窍活血汤中剂量组大鼠Shh、Gli1、Cldn5蛋白表达略高,AQP4蛋白表达略低,但差异无统计学意义(均P> 0.05)。筛选得到通窍活血汤中剂量组(5.8 g/kg)为最佳给药剂量组。结论 通窍活血汤可能通过激活Shh信号通路保护BBB,减轻脑水肿,达到神经保护的作用。

声子晶体型高速公路声屏障的降噪性能

利用高速公路改扩建工程产生的大量废旧护栏立柱,针对高速公路轮胎-路面主要噪声,建立三种二维气-固型声子晶体声屏障.利用Comsol Multiphysics计算相应的能带结构,并探究带隙的影响因素.结果表明3种形式均可以产生相应的带隙;散射体壁厚大小对于带隙宽度影响很小,但采用空心散射体可以在低频产生一条完全禁带;对散射体进行开口处理可以有效增加低频带隙宽度;当晶格填充率增大至0.5后,随着填充率增大,从高频到低频依次产生完全禁带,且带隙总宽度增大;通过仿真模拟与室内实验相结合的方式验证了声屏障的降噪特性,声屏障在带隙范围内具有良好的降噪性能,相较直立同规格复合板声屏障,低频降噪效果提升1~16dB,高频降噪效果提升1~2dB,但在1600Hz后,声子晶体声屏障降噪效果不及复合板声屏障,降噪效果受周期数影响较大.声子晶体声屏障可实现新型降噪理念与绿色环保的有机结合.

包含共振机理的声子晶体声屏障设计与降噪性能测试

针对轮胎-路面噪声,基于U型理论模型探究并优化了3种腔体形式声子晶体的能带结构,最终设计出一种“宽频多带”的沙漏型声子晶体,并以此为基础建立了新型交通声屏障,且进行了降噪性能测试.结果表明:对于噪声特征频段覆盖率,沙漏型>锥型>直线型,且禁带范围可通过腔体尺寸进行有效调整;对于声子晶体声屏障降噪效果,将Bragg散射与腔体共振效应耦合、增加排数均可有效提升禁带内降噪效果0.9~3.5dB(A),且作为不连续型周期结构,屏障后声场分布不均,特别是在散射体间隔处,因此测量时需增加测点数目并考虑间隔处影响;沙漏型相较于传统声屏障与Bragg型声子晶体声屏障在500~1000Hz目标禁带内降噪效果提升0.9~14dB(A).

从声激波到光激波

当超声速流通过物体时,可压缩流体动力学会造成激波。可以用非线性Schr dinger方程(NLSE)描述流体力学现象;用NLSE研究激波常有两种情况,一是航空工程中的声激波(SSW),二是非线性光纤技术中的光激波(LSW)。它们都是非线性光学的组成部分。回顾人类实现飞机以超声速飞行的历史,声障概念来源于线性小扰动理论中的密速方程ρ=ρ0[1-(v/c)^(2)]^(-1/2),它与狭义相对论(SR)中的质速方程相似。在奇点(v=c处)密度是无限大,当v>c将出现虚数。但在实际上,这些情况都不真实;简言之,虽然SSW是对飞机造成声障的原因,却不存在无限大密度。光障问题也如此,在奇点并没有无限大质量及无限大能量。……但是,对光障的研究并不表示超光速研究没有自身的特性,也不是说必须把它纳入空气动力学的框架中。正如飞机在空气中高速运动时会产生SSW,飞船在宇宙中高速航行时也会遇到LSW。但造成LSW的不是空气,而是新以太,即物理真空。已经有实验证明,这种真空环境会给动体造成阻力和摩擦,故飞船作高速运动时产生LSW是不可避免的。但在所谓奇点(v=c,β=1)并不会发生无限大质量和无限大能量,因此不可能对飞船加速到光速以上(v>c)构成障碍。

突破声障与突破光障的比较研究

本文把今日的光障问题与过去的声障问题作了比较,认为可压缩流体力学可用在超光速研究中,空气动力学发展对突破光障有参考作用。在超声速飞机问世前,当飞机速度接近声速将形成气体超大密度的激波,飞机将无法穿越它。但深入的理论分析和风洞实验使科学家获悉,即使v=c (在这里c为声速),密度仅增大6倍,不是无限大;故工程师开始设计和建造超声速飞机。1947年10月14日美国空军完成了人类首次超声速飞行。……我们相信对所谓光障也会是同样的情况。在空气动力学中,按照线性理论,对缩口管道而言,密度变化很像狭义相对论(SR)公式,ρ=ρ0/(1-β2)1/2,在这里β=v/c。故当β=1,密度增到无限大。如β> 1,就出现虚密度。幸运的是在实际上这都没有发生。由于瑞典工程师Carl Laval的新方法:把不断缩小的喷管后面加接一段截面逐步扩大的扩张管,发现只要压力够大,在扩张管那里竟出现了超声速流动。这就证明所谓无限大只存在于数学公式中。量子力学(QM)为实现超光速带来了希望。过去的实验表明,通过量子隧穿可使光子有超光速行为。我们期待用圆锥状截止波导作为实验中的势垒,希望由此实现超光速,因为这是对Laval技术的模拟。本文建议用物质波粒子(如电子)通过势垒以实现超光速。当粒子能量减少,粒子速度反而加大。有人说超光速会造成时间倒流或倒果为因,这种说法是错误的。在突破声障时,所有这类现象都不曾发生。

“音爆云”现象与“音爆”有关系吗?

"音爆云"实质是飞机飞过高湿度空气时因局部流场加速使温度降低至露点以下而形成的水汽凝结云团,将其称为凝结云更为恰当。将凝结云按飞行速度和不同特征分成3类:低亚声速不规则凝结云、高亚声速锥形凝结云和超声速凝结云。本文分别讨论了3类凝结云的形成机制、不同特点及其与激波、突破"声障"和"声爆"的关系。第1类与"声爆"无关;第2类伴随局部弱激波、未突破"声障",与"声爆"基本无关;第3类则与超声速激波及其"声爆"有关。

基于Fluent的飞机机翼凝结云分析

基于普朗特-格劳厄脱凝结云现象的产生原理,并以西安地区冬季和夏季室外空气计算参数为飞行环境,分别在0.8,1.0和1.2马赫数下,对NACA0012标准翼周围流场进行CFD模拟。模拟结果显示3种马赫数下机翼周围均出现凝结云,并且夏季凝结云规模比冬季大。飞行中,机翼周围出现凝结云的现象,并不能表明飞机正在跨声速飞行;相同马赫数下,在含湿量较大的环境里凝结云的规模较大;相同室外空气状态下,飞行速度达到声速时,机翼凝结云规模达到最大。