非连续边界层对圆柱声学共鸣频率的影响研究

基于声学一阶微扰理论,建立了低压下由于气 固界面的温度阶跃和速度滑移带来的边界层不连续性对圆柱声学共鸣频率的扰动规律,进一步发展了圆柱声学共振频率的非连续边界层修正模型,计算了非连续边界层对4种惰性气体、不同声学模式和不同压力及温度的影响。分析研究显示,气体处于低压状态时,温度阶跃和速度滑移会使声学共振频率发生偏移,不引入声能损耗。在50 kPa时,非连续边界层对声学共鸣频率的影响可达10×10^-6,表明非连续边界层修正项对于10^-6不确定度水平的尖端声学共鸣测量,是一个重要的不确定性来源。     

高压气体声速精密测量系统的研制与测试

声速是目前可测量准确度最高的热物性之一,也是热力学基础研究和工程应用的重要基础参数.本文基于圆柱定程干涉法原理,建立了国内首套可测量至高压(6 MPa)的精密声速测量系统,解决了高压气体声速测量的关键问题,极大拓展了国内已有实验系统的测量范围(1 MPa),也是国际上首次将圆柱声学共鸣腔应用于1MPa以上而且测量不确定度达到0.01％的成功尝试.新建立的实验系统包括声学圆柱共鸣腔及耐高压压力舱、频率测量系统、温度测量系统、高压压力测量系统、高压进气及真空系统.实验测试结果显示,新系统的声速测量不确定度小于0.01％,可应用于温度从220K至440K,压力高达6 MPa的气体声速测量.     

圆柱共鸣腔力学特性模拟分析

采用ABAQUS有限元软件模拟了圆柱共鸣腔在不同螺栓预紧力下的变形以及共鸣腔的固有频率,实验测量了圆柱共鸣腔的实际固有频率,模拟仿真结果与实验测量结果具有良好的一致性,为下一步壳体振动修正理论模型的建立以及共鸣腔谐振模式的选取提供了基础。