海底沉积物岩芯横向声学测量系统的标定

水平轴向测量技术相对成熟,但较难获取海底沉积物的无扰动分层声学特性,采用横向测量技术可以解决这一问题。文章研究了海底沉积物岩芯横向测量技术,将水作为海底沉积物测量的参考标准,进行测量系统的标定。提出了等效换能器的概念,将样品以外的声传播介质整合成等效换能器的一部分,标定测量等效换能器声延时和声传播初始能量。以水为标准介质,分别采用33、80、100 kHz三种频率的声学换能器,以及75、90、110 mm三种管径的聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride,PVC),测量所得的水中的声速与标准计算水中的声速具有一致性,其中以采用80 kHz频率声学换能器和90 mm管径PVC管测量时的声速误差最小,选用此状态进行标定,得出当隔水耦合测量法换能器相对距离为142.02 mm时,标定的等效换能器声延时为45.88±0.08 μs,等效换能器声传播初始能量(以接收换能器的接收电压表示)为0.86±0.03 V。应用标定的等效换能器声延时和声传播初始能量测量海底沉积物。计算得到声速和声衰减系数符合黏土质粉砂的声学特性。     

常用墙体隔声性能的影响因素及改进措施

墙体空气声隔声性能对室内声环境的舒适程度具有决定性的影响,如何对常用墙体构造进行隔声性能优化,是高品质建筑室内声环境设计的重要工作。文中采用现场测试和COMSOL Multiphysics 5.5计算软件模拟的方法,研究了常用墙体在不同频段下的空气声隔声性能。结果表明,墙体隔声性能的变化趋势符合墙体的质量定律分析,隔声量与墙厚度、面密度之间具有较好的线性关系,计权隔声量随厚度、面密度的增加而增大;墙体隔声性能的优化不宜盲目增加墙体厚度,而是要根据墙体构造的特点和所处的噪声频段进行优化,在混凝土墙体中添加0.3%的聚丙烯纤维和0.5%的聚氨酯吸声材料后,墙体计权表观隔声量可提高1~2 dB,在多孔砖或砌块类的孔洞中填充密度为31.5 kg·m^-3的岩棉,墙体计权表观隔声量可提高4 dB,将轻钢龙骨的单位长度质量从0.82 kg·m^-1增加至1.23 kg·m^-1,石膏板的厚度从12 mm增至15 mm时,墙体计权表观隔声量可提高2~3 dB。     

声场波数积分截断波数自适应选取方法

在采用波数积分法进行声场计算的过程中,需要选取合适的积分截断波数,文章提出一种应用于流体介质中宽带声场波数积分计算的截断波数自适应选取方法。首先根据波数域格林函数的衰减特性构造一个数学模型,然后利用卡尔曼滤波器对该数学模型的拟合参数进行跟踪和预测,最后根据预测的模型参数计算截断波数。仿真试验结果表明,该方法实现了给定精确度下的积分截断波数自适应选取,能够克服现有方法不能兼顾低频段精确度和高频段计算量的问题,并且不会引入太多额外的计算量。     

提高阿基米德螺旋相控阵换能器焦点声压的仿真研究

针对阿基米德螺旋相控阵换能器焦点声压不足的问题,通过有限元仿真,分别讨论了换能器阵元形状和频率改变与声场的变化关系,从焦点声压、偏转范围、栅瓣水平、焦域大小等方面进行了研究。结果表明,相同频率下,扇形阵元阿基米德螺旋相控阵换能器的焦点声压比圆形阵元时的焦点声压提高了32.28%,偏转范围为20 mm×20 mm×40 mm;在扇形阵元形状的情况下,频率选择0.9~1.0 MHz,不仅能获得较高的焦点声压,同时还能保证改善聚焦性能。文章的仿真结果为阿基米德螺旋相控阵换能器提高焦点声压,满足深部组织消融治疗需要的高功率要求提供了有用的设计参考。     

S型异质结BiOBr/ZnMoO4的构建及光催化降解性能研究

光催化被广泛用于去除水中的难降解有机污染物,但是由于光生电子和空穴的复合率高,抑制了半导体光催化剂的催化活性。本研究通过简便的溶剂热法成功制备了一种BiOBr/ZnMoO₄复合材料。通过结构分析、原位XPS、功函数测试、自由基捕获及电子顺磁共振(ESR)实验等证实了BiOBr/ZnMoO₄复合材料形成了S型异质结。实验结果表明,适当ZnMoO₄含量的BiOBr/ZnMoO₄异质结可以显著提高BiOBr的光催化性能。与纯BiOBr、ZnMoO₄相比,质量分数15%BiOBr/ZnMoO₄在可见光下表现出最佳的光催化活性,双酚A的光催化降解率达到85.3%(90min),环丙沙星的光降解速率常数分别是BiOBr的2.6倍和ZnMoO₄的484倍。这可归因于BiOBr和ZnMoO₄之间形成了紧密的界面结合和S型异质结,使得光生载流子可以实现有效的空间分离和转移。这项工作为定向合成Bi基S型异质结复合光催化材料提供了一种...     

分布式通风隔声罩的设计和效果研究

针对动力设备同时满足降噪和散热的需求,提出一种周期分布式结构的通风隔声罩。隔声罩的罩壁内嵌通风消声单元,声波衰减的同时,气流可顺利通过罩壁进行耗散。介绍了分布式通风隔声罩的设计,并对其隔声性能进行了理论计算。通过分布式通风隔声罩对三种不同设备的插入损失分别进行了实际测量和分析。研究结果表明,在通过频率以上,隔声罩插入损失的计算值和实测值吻合较好,分布式通风隔声罩在其通过频率以上具有良好的隔声效果。该分布式通风隔声罩的有效降噪频率可根据不同声源的频率特性进行专一设计,适用于各种需要通风散热的设备的隔声。     

基于粒度仪的双枪喷涂雾化场的粒度的研究

目的 在保证喷涂雾化表征均匀性的前提下实现宽幅覆膜,提高覆膜的效率,以期得到均匀一致的大豆蛋白覆膜。方法 利用粒度仪测量不同干涉程度下的大豆蛋白液双枪喷涂雾化场的索特平均直径（Sauter Mean Diameter,SMD）,利用Spraylink软件处理粒度数据,得到粒度数据并对比。结果 双枪喷涂喷雾场的SMD随着液压的增大先增大后趋于平稳,随着气压的增大先减小后趋于平稳。当液压分别为0.08 MPa和0.16 MPa时,SMD基本不随偏转程度的变化而变化;当液压为0.24 MPa时,SMD随着偏转程度的增大而增大。双枪喷涂喷雾场的径向SMD从中心到边缘缓慢减小,在干涉区域内的轴向2点粒径基本相等。结论 当液压为0.08 MPa、气压为0.24 MPa、偏转角为0°时,SMD相对较小。文中的研究为实现宽幅覆膜奠定了理论基础。     

双丝三电弧焊热源优化及数值模拟

为研究双丝三电弧焊焊接温度散布规律,根据其电弧形态和脉冲频率建立了适用于双丝三电弧焊接的体+面热源,并根据焊丝的倾角对其进行了旋转计算,利用有限元技术模拟了6 mm厚Q235碳素钢的双丝三电弧焊焊接温度场,通过遗传算法对其热源参数进行了迭代优化,提高了计算效率。计算结果表明：温度场呈长椭圆状分布,且最高温度和最大温度梯度都出现在R弧热源处,其原因是此处同时积累了R弧电弧热量和L弧焊后凝固时的热量;有限元模型温度场与实验温度场结果对比吻合度较高,其结果可为拓展双丝三电弧焊的应用和优化工艺参数提供仿真基础。     

电主轴冷却系统设计与仿真优化

为解决电主轴因内部温度场复杂而造成冷却效果差的问题,设计了一种用于电主轴冷却的水冷机系统。根据电主轴热特性分析结果,提出了水冷机冷却方案,计算了相关的传热参数,并建立了电主轴温度-流速控制模型。然后,利用ANSYS Fluent软件对电主轴进行了流体冷却有限元仿真,并通过电主轴冷却实验对仿真结果进行了验证。通过对比仿真结果和实验结果可知,冷却后电主轴电机定子最高温度约下降了60%,转轴的形变量约降低了70%。结果表明：利用水冷机系统对电主轴进行冷却具有良好的冷却效果,这可为高精密机床主动热控制技术的研究提供一定的借鉴和参考。     

Additive Manufacturing of Hard Magnetic Passive Shims to Increase Field Homogeneity of a Halbach Magnet

Obtaining a highly homogeneous magnetic field is desired for field-controlled applications. For example, the resolution of magnetic analysis methods can be improved by generating a stronger and more homogeneous field over the region of interest (ROI). A set of 3D-printed passive shims is fabricated using additive manufacturing to improve the magnetic field homogeneity of a Halbach magnet assembly. The feedstock is a custom acrylonitrile butadiene styrene (ABS)-hard magnet composite filament filled with 60% wt. isotropic NdFeB. Additionally, a method for investigating the remanence is developed and validated. The result reveals a good agreement between the new method and existing measurement techniques for the remanence of permanent magnets. It is also shown that the additive manufacturing procedure has negligible effects on the magnetic properties. Performing a parametric study over a rectangular ROI, an optimized shim configuration is achieved. In the optimized and 3D-printed configuration, the average norm of the magnetic flux density, B_norm, is increased by 13% and, more importantly, a 43% increase in the magnetic uniformity is obtained. These results highlight the great potential of freeform manufacturing, namely, additive manufacturing, to tailor the properties of magnet structures.