声波对悬浮PM_(2.5)作用的数值模拟与实验研究

基于采用声波脱除气体中悬浮细粒子(PM2.5)的目的,采用数值模拟和实验相结合的方法,对声场中悬浮于气体中的PM2.5在受到声波作用后所发生的运动进行了研究,并对部分模拟结果通过实验进行了验证.通过对纵向疏密波所引起的PM2.5不均衡受力分析,以及跟踪声场中不同位置PM2.5的运动轨迹,发现在平面声波的作用下,沿声波传播方向不同初始位置的PM2.5在运动速度和运动方向上具有较大差异,声场的加入使气体中原来静止的悬浮细粒子发生顺声波而下、逆声波而上及原处振动的非线性运动,该种运动形式得到了实验验证.

驻波声场中细微颗粒凝并的数值模拟

为揭示燃烧源细微颗粒的声凝并机理与效果,采用数值模拟方法对水平驻波声场作用下细微颗粒的运动和凝并特性进行研究.通过实验对细微颗粒运动特性数值模拟结果进行验证,基于多重蒙特卡罗(mu lti-MonteCarlo)方法的硬球模型研究细微颗粒之间的凝并.结果表明:在极短时间内,颗粒粒径分布发生显著改变,团聚现象明显;颗粒在声场中的停留时间对团聚的发生有重要影响;增大细微颗粒浓度,团聚发生强烈;采用高强度声场,是提高团聚效果的有力措施.

外加声场对增加PM_(2．5)碰撞几率的数值模拟研究

采用数值模拟方法对细粒子(PM2.5)在平面行波声场作用下的碰撞几率进行研究,基于直接模拟蒙特卡诺 (DSMC)方法的硬球模型研究PM2.5之间的碰撞。通过统计计算区域内PM2.5在一定时间内的碰撞次数,发现在外加声场作用下,PM2.5之间的碰撞几率与PM2.5浓度、声场强度及声波频率有显著关系。在声场保持不变的情况下,碰撞几率随PM2.5浓度的增大而增大;在PM2.5浓度和声波频率保持不变的情况下,碰撞几率随声场强度的增加而增大;在 PM2.5浓度和声场强度保持不变的情况下,碰撞几率随声波频率的增大,先增大后减小,存在一个使碰撞几率最大的最佳频率值。文章给出了碰撞几率与PM2.5浓度、声场强度、声波频率的关系曲线。

近场型声化学反应器中的化学反应

Ultrasound of frequency 1.8?MHz,sound intensity 1-5 ?W·cm -2 was used to induce sonochemical reaction in a near field acoustic sonoreactor.It was found that the sonochemical yield is linearly related to sound intensity and irradiation time. The cavitational bubble’s amount and sonochemical reaction dynamic equation in cavitational sound field were also presented.

预裂爆破震动效应试验研究

为研究预裂爆破震动效应,在山东石岛湾核电站基坑进行多次爆破和声波测试试验,得到场地爆破震动衰减规律和爆孔下卧基岩的损伤范围。试验结果表明,岩性相同时,基岩损伤深度随最大段药量的增加而线性增加,随质点峰值震动速度增加而呈指数增加;离爆源越近,岩体受损程度越大;预裂爆破对爆孔上部岩体影响较大。同时,在试验的基础上,建立距爆源30 m处质点峰值震动速度与对应爆破影响下卧基岩深度的函数关系,进而确定以质点峰值震动速度为参考指标的预裂爆破安全控制标准,并在基坑边坡爆破中验证该控制标准的有效性。

超声波诱导降解甲胺磷的研究

本文报道了功率超声诱导化学降解低浓度甲胺磷农药模拟废水的新方法.考察了声强、辐射时间、介质温度、初始pH值、外加Fe^2+或H_2O_2等因素对其超声化学降解的影响.试验结果表明,甲胺磷水溶液的初始浓度为1.0×10^(-4)mol·l^(-1),pH_0为2.5,介质温度30℃,Fe^2+加入量为50mg·I^(-1),溶液中充入氧气饱和,经80W·cm^(-20)功率超声辐射2h,其COD_(cr)平均去除率达99.3%,甲胺磷的平均降解率为99.6%.

Ambisonics声捡拾与重放音色的双耳听觉模型分析与实验

提出用双耳听觉模型对空间声音色进行分析的普遍方法,并以Ambisonics为例进行了分析。Ambisonics是基于物理声场重构的空间声系统,其最终重构声场误差以及音色改变是由传声器捡拾和重放空间混叠误差共同引起的。采用修正的Moore双耳响度模型计算了Ambisonics重构声场的双耳响度级谱并和目标声场的情况比较,从而定量评价重构声场的音色改变。结果表明,在理想捡拾信号的情况下,无音色改变重放的上限频率和区域大小随Ambisonics的阶数而增加。而对于传声器阵列捡拾的情况,只要阵列的上限频率大于Ambisonics重放的上限频率,在重放的上限频率以下,传声器阵列空间混叠误差对最终重构声场及其感知音色的影响就可以忽略。在此基础上,提出了一种综合考虑捡拾与重放性能的Ambisonics系统优化设计方法。心理声学实验得到了和双耳听觉模型一致的结果,从而也验证了模型分析的有效性。

隧道爆破声波对毗邻养殖水中声场环境的影响

以福建省罗源县正在建设的龟屿隧道爆破工程为例,分析了隧道爆破地震波的传播规律和对毗邻大黄鱼育苗池的水中声场环境的影响。研究结果表明:(1)爆破作业将显著地增加毗邻大黄鱼育苗池的水中声强(比未爆破前的水中声强高约60～80dB),强度的增加与爆破药量成正比,与爆点的距离成反比,且距离的影响远大于爆破药量的影响;(2)在海水高潮和低潮的2个时段,由于爆破地震波传播途径的不同,毗邻大黄鱼育苗池的水中声场环境在强度和频率能量分布上均存在差异:育苗池中低潮时段的水中声强小于高潮时段的水中声强;低潮时段声波能量主要分布在小于400Hz的较低频带上,而高潮时段的声波能量主要分布在200～1 000Hz的较高频带上。因此,为减小隧道爆破对育苗池中大黄鱼的伤害,结合分析大黄鱼对水中声波的敏感频率(500～800Hz)及敏感强度,需降低育苗池的水中声强并使声波能量分布向低频带转移,选择在低潮时段、采用低药量进行隧道作业。

声波在存在黏结作用纤维性吸声材料中的传播

考虑纤维间的黏结作用,引入等效容重的表述,得到改进的纤维性吸声材料的唯象模型.实例分析表明,由改进模型计算的理论值与测量数据吻合更好.

束离子与离子声波准线性相互作用的研究

给出了束离子与离子声波准线性相互作用的数值解 ,由解出的波谱进一步给出湍动加速中的系统加速系数、脉动加速系数、粒子与湍动场间的等效碰撞频率 ,通过粒子与湍动场间的等效碰撞频率和粒子间有效碰撞频率的比较 。

灌浆质量检测的声波CT法及其与综合检测效果的对比

以灌浆质量检测为实例,简述了声波成像原理和三种反演算法,说明了ART算法、CGLS算法和LSQR算法的特点。通过对三种算法特点的比较,在实际工作中,利用直射线法建立初始模型、弯曲射线法成像,经过反复迭代,取得了更好的效果。将CT结果与声波单孔、跨孔测试结果、钻孔弹模结果对比,吻合程度相当好,同时也表明声波CT在灌浆质量检测等工程勘察工作中具有不可替代的优势。重要的是,声波CT和声波单孔、跨孔及弹性模量测试等方法综合评价灌浆效果,更加客观、准确。

根据波速—压力关系评价岩石岩性、物性的实验研究

本文在实验室里对老爷庙油田馆陶组(Ng)油气贮层砂岩岩芯的孔隙度φ、空气渗透率κ、骨架密度ρ_(ma)、岩石密度ρ_b和不同有效覆盖压力△P下岩芯的声波时差△t,做了精确测量,用回归分析拟合了φ-K、φ-ρ_b、φ-△t和V-△p(△t-△p)的经验关系式;保持原始孔隙结构不变的前提下,在岩芯饱和各种矿化度的孔隙流体时测定了声波时差△t与孔隙度φ的关系.研究结果表明,当贮层的φ-K、φ-ρ_b和φ-△t相关时,可用声波时差△t或波速V解释贮层的岩性,并可反演求出贮层的φ、K和ρ_b;地层有效覆盖压力对贮层的孔隙度和波速具有明显的影响.根据V-△p曲线的变化规律,可以评价贮层的岩性和埋藏地质体的油、气储集能力.这些结果对油田地震勘探和石油测井资料的解释具有重要的参考价值,并为预测储油有利地区和评价贮层提供了一种新的途径.

白鹤滩水电站地下厂房爆破累积损伤效应研究

结合白鹤滩水电站地下主厂房围岩超声波测试结果,研究了地下工程隧洞围岩在循环爆破荷载作用下的累积损伤效应。结果表明:隧洞围岩在爆破开挖作用下的松弛范围为0.8~1.6 m,并且随着爆破次数的增加而范围有逐渐扩大的趋势;随着爆破次数的不断增加,岩体声波速度逐渐降低,损伤度D呈现出非线性累积规律;随着与爆源距离的增大,岩体爆破损伤程度受爆破循环荷载作用的影响减小,累积损伤效应相对不明显;对比发现侧壁和拱顶测孔的测试结果存在较大差异,说明爆破作用下岩体损伤具有各向异性的特征。在Hoek-Brown强度准则的基础上,提出了更适用于损伤岩体的考虑累积损伤效应的岩体力学参数计算公式,并运用现场测试数据验证了公式的工程适用性及合理性。

基于到达时差法的目标定位系统

运用声被动定位理论探索空中目标的定位问题。建立了一种平面波声被动定位模型,利用简易被动声传感器阵列,分析并设计了定位系统的总体结构。提出了一种简易的计算到达时差电路设计方案,此电路利于目标的实时定位。在利用这种系统定位远距离目标时,可消除有效声速的影响。最后给出了几组实验结果,证明了此系统的可行性,但对近距离目标的定位结果较差,模型需进一步研究。

爆破动荷载作用下围岩累积损伤效应声波测试研究

基于声波测试原理,利用RSM-SY5智能型声波仪,对厂坝铅锌矿某巷道围岩在爆破动荷载作用下产生的累积损伤效应进行了现场试验研究。研究表明:既有开挖爆破对巷道围岩的影响深度为0.8～1.2 m,根据钻孔的深度,在3.5～4.8 m深度的岩体内进行爆破累积损伤效应研究是可行的;随着爆破次数的不断增加,岩体声波速度逐渐降低,损伤度D呈现出非线性累积规律;随着与爆源距离的增大,岩体爆破损伤程度减小,累积损伤效应逐渐变得不明显;水平和垂直方向测试结果存在较大差异,说明爆破作用下岩体损伤具有各向异性的特征。爆破装药位置和药量对岩体损伤累积规律有一定的影响。装药区段范围内的岩体损伤程度最严重,装药量越大,岩体损伤程度也越大。测试成果为进一步的岩体力学参数研究和地下洞室稳定性分析提供了参考依据。

功率超声波诱导降解水体中乙酰甲胺磷

本文报道了功率超声诱导化学降解低浓度乙酰甲胺磷农药模拟废水的新方法。考察了声强、辐射时间、介质温度、初始 p H值、外加 Fe2 + 或 H2 O2 等因素对其超声化学降解的影响。试验结果表明乙酰甲胺磷水溶液的初始浓度为 1 .0× 1 0 -4 - 1 0 .0× 1 0 -4 mol/L,p H为 2 .5～ 1 0 .8,介质温度30～ 35℃ ,Fe2 +的加入量为 1 5mg/L,溶液中充入氧气至饱和 ,经 40 W/cm2功率超声辐射 1 h,乙酰甲胺磷的平均降解率为 99.9%。

低频水下声信号的激光探测

根据表面波声光效应的原理,提出了一种低频水下声信号的激光探测技术,并建立了实验装置。在几十赫兹的低频段,对水下声源所产生的表面声波进行了探测。实验过程中,利用MATLAB软件对拍摄的衍射图样进行扫描分析,得到了衍射图样中条纹的像素差。根据波长与条纹间距的解析关系式,得到了低频液体表面声波波长,其大小在毫米量级。利用计算机编程,根据最小二乘法拟合色散关系的回归曲线,测量结果与理论色散关系吻合。该方法具有实时、非接触的特点。

基于声波测试的固结灌浆效果评价与优化

声波测试作为灌浆效果评价的有效手段已在水利水电工程中广泛采用,但评价标准的确定及工程应用中的一些具体细节问题,仍是目前需要解决的重点和难点问题。以大岗山拱坝坝基固结灌浆为研究对象,阐述了灌浆效果声波评价标准的确定原则和方法,总结了灌浆评价过程中需要注意的问题。同时,介绍了坝基长观孔观测中声波的特点及变化规律,并利用长观孔声波对若干坝段基础灌浆进行了优化。

利用平面声场对非均匀大气介质光波传输相位的调控

本文基于声光效应和Gladstone–Dale关系,推导了在平面声场扰动下,各向同性均匀大气介质和非均匀大气介质的折射率随声压变化关系式,建立了平面光波和拉盖尔-高斯(Laguerre-Gaussian,LG)光束通过经平面声波扰动的均匀大气和非均匀大气介质的传输模型.结果表明,经平面声场扰动后,均匀大气介质折射率分布呈层均匀的周期性分布.对于大气压强纵向变化的大尺度角度,平面声场对非均匀大气折射率的分布情况影响不明显;而对于小尺度角度,非均匀大气折射率会随高度的增加逐渐减小,并且随声压的影响而产生波动.平面声波扰动均匀大气介质时,会使平面光波的等相位面因声波的影响产生明显波动;LG光束相位会发生旋转,且总会回到初始相位.平面声波扰动非均匀大气介质时,会使平面光波的相位变化会随着声波的变化规律产生周期性的变化,光程整体为倾斜的平面,但由于声波的扰动,光程会产生波动;LG光束的相位仍会发生旋转,但与均匀介质不同的是,由于其折射率随高度的变化,其相位不会回到初始相位.

利用多普勒效应测定声速

本文介绍了一种利用超声波的多普勒效应和拍现象简单有效的测量声速的方法