利用振荡管双开口结构消弱反射激波的研究

气波制冷机由于振荡管结构原因,造成激波运动到管末端产生具有一定强度的反射激波,而反射激波的存在是制约制冷效率的一个重要因素,因此,消除反射激波成为气波制冷技术研究的一个重要方向.本文分析了振荡管内激波的行为及反射激波对制冷效应的影响;对现有的几种消弱反射激波技术进行了对比及评价,在此基础上,提出了一种新的消弱反射激波的方法-采用振荡管双开口结构.实验证明,这种方法可有效消除反射激波,使制冷效率平均提高10%以上,而且大大优化了整机的结构,体积仅为原来的十分之一左右.     

振荡管结构对气波制冷机制冷性能影响的研究

振荡管是入射气体与管内循环气进行能量交换的场所，是气波制冷机的一个重要组成部分。其结构形式的不同对管内流动产生很大的影响，进而影响气波制冷机的制冷性能。在分析了各种结构振荡管对气波制冷机性能的影响的基础上，着重分析了双开口振荡管的结构及制冷原理、管内的流动并通过实验研究了其对气波制冷机性能的影响。结果表明，采用双开口振荡管不仅能消除反射激波提高制冷效率，而且大大地优化了整机的结构，使体积仅为原来的十分之一左右。     

削弱接受受内反射激波能量的实验研究

通过对现有的削弱气波机接受管内激波能量的方法进行一一比较后提出了一种新的削弱反射激波能量的方法，即利用一种新型的填料－“多孔填料”使之与反射激波相互作用，削弱其能量，达到提高制冷效率的目的，通过实验对这种方法的可行性进行了验证，并对现象进行了简单的理论分析。     

削弱接受管内反射激波能量的实验研究

通过对现有的削弱气波机接受管内激波能量的方法进行一一比较后 ,提出了一种新的削弱反射激波能量的方法 ,即利用一种新型的填料———“多孔填料”使之与反射激波相互作用 ,削弱其能量 ,达到提高制冷效率的目的。通过实验对这种方法的可行性进行了验证 ,并对现象进行了简单的理论分析。     

激波能量的改变对制冷效率及管内波系的影响研究

建立了一套实验装置,系统地考察了气波机接受管端部加入蓄冷填料,由反射激波强度削弱所引起的制冷效率的影响程度.理论上初步建立了管内非定常流动数学模型,对接受管内激波的流动进行了数值模拟,计算结果与实验测量值趋势相同,可为气波制冷机的改造、设计及优化提供理论上的指导.     

激波吸收器结构对消波效果及压力波制冷机性能影响的实验研究

利用一台单管式压力波制冷机,通过实验研究了激波吸收器结构对消波效果及压力波制冷机性能的影响。结果表明:在安装激波吸收器后,制冷效率明显大幅提升,当射流激励频率f=25~125Hz时,L/d=137.5振荡管的制冷效率η提高了将近20%,L/d=507时η提高的幅度比L/d=137.5时小;增大吸收器的长度L_a其消波效果没有明显增强,但会减小峰值激励频率,在本文的实验条件下,激波吸收器的管长不宜超过300mm;增大激波吸收器内径d_a则最大制冷效率提高了1.5%,但会增大吸收器的体积,所得结果对压力波制冷机的优化设计有一定参考价值。     

激波吸收器对压力波制冷机性能影响的实验研究

利用单管式压力波制冷机实验装置,在接收管长度为L=1．5～6m、膨胀比为ε=3～6的范围内,研究了激波吸收器对压力波制冷机制冷效率、转速及峰值激励频率的影响规律。所得结果对压力波制冷机的优化设计有一定参考价值。     

激波与障碍物作用加速衰减的数值研究

强激波在管道内传播时与障碍物作用会发生绕射和反射,同时还会生成膨胀波等复杂波系结构。初步研究表明,若障碍物形状合适,则可导致激波强度衰减,但其衰减程度与障碍物形状的关系则仍待进一步研究。该文利用高阶数值格式结合沉浸边界法(IBM)以及自适应网格加密(AMR)技术,对激波在管道内与不同迎风面角度的障碍物作用过程进行了数值模拟,对激波与障碍物作用衰减的机理进行了分析,并对三种障碍物对激波衰减的效果进行了对比分析,结果表明,迎风面斜率为负的障碍物相对于其他两种障碍物具有最佳激波衰减效果。另外,与目前隧道中常用的壁面为矩形障碍物的模型为算例进行了对比,结果表明,该三角形模型比矩形障碍物具有更显著的激波衰减效果。     

气波制冷技术研究现状

气波制冷技术是一种仅有 2 0多年发展历史的新型制冷技术 ,本文介绍了气波制冷机的基本构造、制冷原理及气波制冷技术的发展现状 ,并分析了今后发展趋势     

静止式气波制冷机振荡特性的实验研究

静止式气波制冷机是依靠附壁射流的原理,籍着装在喷嘴两侧的振荡源的压力脉动改变方向,使高速射流依次间隔地射入各振荡管内,通过激波和膨胀波的运动产生制冷效应.因此,其制冷效率的高低在很大程度上取决于振荡特性的好坏,而且,通过研究振荡特性也可以进一步改进机器的结构.以控制管为振荡源对气波制冷机的振荡特性进行了详细的研究,结果表明,当振荡源为控制管时,一般来说,振荡频率仅与控制管管长有关;控制管适合于较低频率的场合使用;在同一射流作用下,在不同振荡管中产生的入射激波强度并不相同,最外侧两管内波的强度较弱,而中间管内波的强度高.     

声波由粘弹性介质向流体介质入射情况下的声反射分析

在研究含腔体的结构的声学特性时,会遇到声波从粘弹性介质向流体介质入射的情况。主要研究了声波从粘弹性介质向流体介质斜入射情况下的声反射特性,分析表明：反射声波中有横波和纵波同时存在,纵波声压反射系数随入射角度的增大逐渐增大,横波的声压反射系数随入射角度的增加先增大后减小,在垂直入射时只有纵波,而没有横波存在。这些结论为进一步研究带空腔结构的声学特性打下了基础。     

Estimation of Thermal Contact Resistance Using Ultrasonic Waves

In this paper, numerical simulations of both the three-dimensional heat conduction and two-dimensional elastic wave propagation at the interface of contact solids have been carried out. Numerical results of heat conduction simulations show that both the true contact area and thermal contact conductance increase linearly with an increase in the contact pressure. Numerical results of the ultrasonic wave propagation show that the intensity of a transmitted wave is very weak but depends clearly on the contact pressure. On the other hand, the intensity of reflected wave amounts to more than 99% of the standard reflected wave that results from the case of one cylindrical specimen without contact. However, the intensity of the modified reflected wave defined by the difference between the reflected wave and standard reflected wave shows the same tendency as that of the transmitted wave. The intensities of both transmitted and modified reflected waves could be expressed by the same power function of the contact pressure. By comparing the results of heat conduction with those of ultrasonic propagation calculations, a power functional correlation between the thermal contact conductance and transmitted or modified reflected intensity has been obtained. Using this correlation, it will be possible to estimate the thermal contact conductance between two solids through measuring the intensity of either reflected or transmitted ultrasonic waves.Paper presented at the Seventh Asian Thermophysical Properties Conference, August 23–28, 2004, Hefei and Huangshan, Anhui, P. R. China.     

利用波动法研究曲梁结构中的波形转换和能量传递

基于Flugge理论,建立了薄壁均质常曲率曲梁面内运动的6阶微分控制方程,得到了曲梁的频散特性曲线和6种波的轴向位移和径向位移的比值,推导了位移和内力响应的表达式以及物理域和波数域的变换矩阵。利用波的传递和反射矩阵对曲梁和半无限长直梁耦合时的能量传递系数和反射系数进行了求解分析。对于半无限长直梁中给定的拉伸波或弯曲波入射,得到了和频率,曲率半径和伸展角度相关的各种波传递和反射的能量系数表达式。数值结果表明,纵波和弯曲波在经过曲梁结构之后发生了波形转换,并研究了能量传递和反射系数随频率,伸展角度,曲梁曲率半径和截面尺寸比的变化。结果表明,无限长直梁和曲梁耦合系统中,低频时,经过曲梁反射和传递后的弯曲波和纵波会相互转化;高频时弯曲波和纵波都能够没有散射地通过曲梁而进行传播。为改善高频时曲梁中的能量衰减效果,研究了在曲梁结构中插入单个、多个中间支撑或阻振质量块时的能量传递和反射系数。结果表明,阻振质量块能够很好地阻止高频时曲梁中能量的传递,对于周期分布的多个阻振质量块,能量传递系数随频率的变化存在周期结构的阻带特征。这些研究结果为曲梁结构的设计提供定性的理论基础。     

Elastodynamic Doppler effects by a moving stress-free edge

Wave reflection by a uniformly moving stress-free edge is discussed for all three types of incident plane SH, P and SV-waves, and the Rayleigh surface wave on the moving edge is also discussed. Focusing on the Doppler effect and ray angles for the reflected wave, all frequency shifts and reflection angles are expressed in the closed form of simple algebraic equations. It is found that the Rayleigh surface wave on the moving stress-free edge has its complex velocity. This complex velocity means that the Rayleigh wave decays when the edge is expanding, but grows exponentially when the edge is shrinking. This is a completely new result.     

基于压电材料的主动吸声降噪方法研究

提出了用压电材料进行主动吸声的方法.用压电陶瓷作为主动吸声系统中的吸声材料,通过等间距布置于压电陶瓷正前方的两个麦克风传感器,检测出平面入射声波与反射声波,利用压电陶瓷的压电性能,在压电陶瓷上加电压使得反射声波为零,从而达到主动吸声的目的.最后对不同频率入射的声波用matlab语言进行了仿真,仿真结果表明文中所提方法的可行性.     

平面S波在非饱和土自由边界上的反射问题研究

运用非饱和孔隙介质理论阐述了弹性波在非饱和土中的传播特性,分析了平面S波在非饱和土层自由边界上的反射问题。根据边界条件,分别导出了在非饱和土自由边界上的四种反射波：反射P1波、反射P2波、反射P3波及反射S波的振幅反射率及能量反射率的理论表达式,并在此基础上进行了数值计算。算例中讨论了四种反射波的振幅反射率及能量反射率受平面S波入射角度及土层饱和度变化的影响情况。计算结果表明：各反射波的振幅反射率及能量反射率不仅与入射角有关,也受到饱和度变化的影响,这些结论对土动力学的理论研究以及相关工程地震勘探具有一定指导意义。     

A superposition method of reflected wave for moving string vibration with nonclassical boundary

A reflected wave superposition method is proposed for an axially traveling string with classical and nonclassical boundaries, based on the reflection of the propagating wave on both sides of the string, combining its initial conditions and the continuity conditions in order to obtain the expressions for the reflected wave. The reflection process, in three phases, is deduced and a determinate expression for the transverse vibration is obtained. The correctness and superiority of the proposed method is verified by comparison with the Newmark-β method for an axially moving string with a fixed and a spring-dashpot boundary.     

识别薄板中兰姆波和体波的阶梯板方法

斜探头在某些频率下激励出的兰姆波,其群速度与体波的传播速度相近,所以通过判断传播速度不易区分出兰姆波和体波。通过数值模拟和实验,分别研究了激励频率为2 MHz的纵波和S0模态兰姆波在阶梯板上的反射特性,发现:在阶梯板上入射S0模态兰姆波时,有反射回波;而入射纵波时,无反射回波。基于这种反射特性的差别,提出了一种利用阶梯板区别薄板中兰姆波和体波的方法,该方法可用于确认探头的激励特性。     

基于PVDF薄膜的智能材料回声控制实现

提出了用高分子压电材料——PVDF薄膜作为激励声源，将其内嵌于基体材料聚氨酯橡胶中制成具有特殊功能的消声材料。通过声时延的方法，用布置在消声样件前方的两传声器检测出平面入射声波和反射声波，利用压电材料PVDF薄膜的逆压电性能，对其施加具有一定幅值和相位的电压，实现样件材料的声阻抗和介质声阻抗的匹配，以使得反射声波达到最小或零，从而实现回声控制的目的。最后对不同频率的入射声波进行了基于声阻抗管的回声控制实验测试并对结果进行了分析。     

Scattering of inhomogeneous plane waves by a slit formed with impedance and perfectly electric conducting half planes

Scattering of an inhomogeneous plane wave with an arbitrary angle of incidence travelling through a slit made of perfectly electric conducting and impedance half planes is investigated. For the investigation of the scattering phenomena evaluation of the modified theory of physical optics integrals are evaluated asymptotically. An inhomogeneous plane wave is taken into consideration by assuming the incident angle of a homogeneous plane wave as a complex parameter. Uniform asymptotic results will be employed for the correct solution of an incoming inhomogeneous plane wave scattering problem. Asymptotic evaluation is carried out for the reflected and diffracted fields. Diffracted fields are uniformly expressed in terms of the Fresnel functions. To obtain correct plots of the diffracted fields, complex detour parameter decomposition method is applied. Obtained resultant fields are plotted numerically.