一、高强声下驻波声流特性的实验研究（论文文献综述）
杨延锋,姜根山,于淼,姜羽,刘月超[1]（2021）在《声流理论及其传热传质研究现状与展望》文中认为声流现象作为非线性声学中重要的物理问题在国内一直未得到应有的重视,既无专着又无综述性文章介绍。鉴于此,该研究较为全面地介绍了声流的概念及基本理论、研究方法和工程应用,并分析总结了国内外对声流的研究现状,使读者能系统性地了解声流的对象、方法、原理和实际应用——特别是声流效应在促进传热传质过程中起到的重要作用。
杨延锋,姜根山,姜羽,刘月超[2]（2021）在《声波作用下球形颗粒外声流分布的数值模拟》文中研究表明综合考虑声学边界层内的热损失和黏性损失,建立处于平面驻波声压波节位置二维球形颗粒外声流计算模型,利用分离时间尺度的数值方法对颗粒外声流流场特征进行模拟。将模拟结果与相应的解析解和实验结果对比,验证了数值模拟的可靠性。在此基础上,研究了雷诺数Re和斯特劳哈尔数Sr对球形颗粒声学边界层内二阶声流流场结构、涡流强度及范围的影响规律。结果表明,随Sr和Re增大,声学边界层内的涡流结构尺度呈指数形式减小,其涡流尺度与颗粒直径D和激励频率f成反比,与流体介质运动黏度v成正比;且满足低Sr和高Re的声振系统可形成范围较大、更强烈的声流运动。该数值方法可用于对任意物理模型外声流特性的评估。
于淼,姜根山,姜羽,杨延锋,孔倩[3]（2021）在《声波诱导湍流的实验研究与模拟计算》文中提出为了研究声波特性对流体流动的影响,搭建了声波与流体流动的实验平台,研究了调制声波频率和声压级等因素对流速的影响。利用Comsol软件对声场与流场进行数值计算,分析了流速实验值与计算值之间的相对误差。结果表明:声压级<125 dB时,声波不论与流体同向还是逆向对流速均无影响;当声压级在125～<132 dB,且声波与流体同向时,随着声压级的增大,流速脉动幅值变化减弱,强化了流体层流状态;当声压级在132～155 dB时,随着声压级的增大,流速脉动幅值增大,声压级达到153 dB左右时,流速脉动幅值产生爆发性增长从而引发湍流激变。声波与流体逆向时,当声压级在125～<145 dB,随着声压级的增大,流体脉动幅值先增大后变化缓慢;当声压级在145～155 dB时,随着声压级的增大,流体脉动幅值增大,在相同声压级条件下,随着声波频率的增大,流速脉动幅值变化缓慢;声波与流体同向时,声波频率对流体流速基本无影响;声波与流体逆向时流速脉动幅度的增长率要比声波与流体同向时低。
胡健健[4]（2021）在《微纳粉体声流微操控机理研究与试验》文中提出运用低频超声操控细胞或粒子,通常会出现非线性或涡旋轨迹运动而严重影响操控运动精度;在超声相控阵、超声内加工的研究中,也出现被控物体实际位置及运动轨迹与理论存在偏差等问题;此外,在声场微纳粉体操控方面,在声场作用下微喷嘴喷出的微粉不是沿着喷嘴轴线方向运动,而是在喷嘴口处出现旋涡状运动,显然超声驻波声辐射力难以解释这一运动现象并从根本上解决喷射精度差等问题。旋涡状运动表明,超声波在空气中传播会因粘性等能量损耗而衍生出二阶声场,以声流（AS）为代表的二阶声学现象,在超声清洗、细胞混选、微纳操控和热传导方面有广泛的应用前景。基于此,本文以声流为突破口,提出在微通道外激发声场,深入分析二阶非线性声场的分布及其对微粉的作用机理,并进行实验研究,进而实现微粉的运动轨迹可控喷射。首先,本文通过理论分析探索运用声流场对微通道内微粉进行操控的可行性。提出微喷嘴、中空圆柱体等管道形尖锐物体置于空气声场中,在喷嘴外、喷嘴口和喷嘴内形成不同形式声流的三个假设,其一,在微喷嘴外形成的声流将导致圆柱绕流,绕流导致的涡激振动将驱动微粉体脱落;其二,在微喷嘴口形成的声流将在喷嘴口形成了伯努利负压,从而驱动脱落的微粉以一定的规律向着出口运动;其三,在微通道内形成的声流将冲刷微粉体,加速微粉脱落。其次,通过数值模拟手段研究声流场在微通道内外的分布并进行声流场微粉操控喷射的仿真分析。对圆柱声绕流、锐边声流等在一阶声场基础上衍生的二阶声流进行了详细的理论推导并建立了数学模型;运用COMSOL Multiphysics有限元软件,对声场和流场进行数学建模,数值模拟了圆柱声绕流过程;对超声行波场进行了频域和空间扫描,探究了不同频率及空间位置下流场与圆柱之间的流-固耦合作用;提出反射驻波声流场与叠加驻波声流场在对称性方面的差异,并分别对反射驻波声流场与叠加驻波声流场进行了频域和空间位置扫描。仿真结果显示叠加驻波声流场可从根本上解决微粉的运动轨迹可控喷射问题。最后,开展微米级的角形铜粉、锡粉和钛合金粉的声流微粉操控喷射实验。实验结果验证了理论推导、数学模型和仿真分析结果的准确性。实验结果显示行波声流场TWSF和反射驻波声流场RSWF的作用均能驱使微粉运动轨迹发生偏斜,而叠加驻波声流场SSWF很好的操控微粉沿着微喷嘴轴线方向运动;实验过程皆观测到微粉下落速度呈现波动状态,微粉围绕微喷嘴轴线的偏移误差小于1.5mm。有效解决了声场对微粉的运动轨迹可控喷射问题。
胡炯炯[5]（2020）在《六边形超声阵列的声悬浮特性及其操控方式的研究》文中研究表明超声近场悬浮是利用超声换能器振动激发出的声波,在辐射端与平面悬浮物之间形成的高强声场,来实现非接触夹持或运输的。相比于其它悬浮方式,超声近场悬浮技术具有悬浮能力强、对被悬浮物的材料电磁属性无特殊要求、无电磁干扰等优点,在半导体行业、高精密加工等领域具有广阔的应用前景。基于空气与流体中的超声悬浮技术,超声换能器阵列式声悬浮操控传输技术逐渐发展起来,可通过将多个换能器组合起来形成带有声场时空调制的换能器阵列,以实现非接触传输的功能,从而允许连续的平面传输和操控。本文提出了一种蜂窝状六边形超声阵列,以提高运输效率和控制灵活性,主要研究内容与取得进展如下:1.针对超声阵列常用的矩形辐射端存在的局限性,基于传统的兰杰文振子,设计了采用正六边形超声辐射端的换能器,通过数值计算及有限元仿真对其结构参数进行了优化,仿真结果表明使用正六边形辐射端的换能器相比于使用同等尺寸规模的矩形辐射端的换能器,端面振幅提高了约20%左右。同时在周长一定的条件下,正六边形相较于矩形可通过密集排列围出最大的面积,故从几何拓补的角度来看,使用六边形辐射端可获得更高的阵列拓补效率以及空间利用率;2.利用COMSOL多场耦合有限元仿真软件,建立了超声换能器压电场与声场的耦合模型,探究了单轴换能器以及六边形换能器阵列在不同声场边界条件下的激发出的声场分布特性。利用COMSOL中的流体流动粒子追踪模块,讨论了基于阵元相位、幅值控制的声场操控特性,为未来的六边形超声阵列声悬浮操控实验奠定了基础;3.加工并装配了8组换能器,利用阻抗分析仪、二维激光测振仪对其进行了预紧力的调节,测得其一阶纵振频率在34.37k Hz到34.9k Hz范围内,与有限元仿真结果相差2%左右,具有较好的一致性。将直径80mm的普通光盘作为负载进行了阵列近场声悬浮实验,测得其稳定悬浮高度为908μm,旋转角速度为0.997 rad/s。通过不同直径、质量及材料的悬浮片的近场悬浮实验,研究了该阵列的近场声悬浮能力,在六边形换能器阵列的辐射端表面,直径在38mm至46mm与66mm至98mm的亚克力圆盘能够稳定悬浮,直径低于18mm的亚克力圆盘难以悬浮,而其余的处于亚稳定悬浮状态,并且悬浮区域与阵元轴心组成的特征圆有关。相同质量的有机玻璃片悬浮高度相对木片较低,而木片相对于有机玻璃片,质量对其悬浮高度的影响相对较大。
武喜文[6]（2019）在《超声振动作用下的金属管道内声场特性研究》文中提出目前全球能源逐渐匮乏,而核能作为一种清洁能源,近年来的发展规模越来越大,渐渐有取代传统能源地位的趋势。利用核能发电时,需要通过金属管道对核物质进行输送,而金属管道在长年累月的使用过程中,不可避免地会在管道内壁沉积污垢,这些污垢的存在严重影响了管道输送的效率,当其积累到一定程度时,可能会发生堵塞造成不可估量的后果。因此,如何在保证安全和设备效率的前提下,对金属管道内壁的污垢进行清洗是一个亟待解决的问题。当在金属管道外壁施加超声振动时,管道内部液体中产生的空化作用不仅在局部创造了高温高压的极端物理环境,还产生了高速的微射流作用在管道内壁附着的污垢上,从而起到对管道进行清洗的效果。本文在对金属管道超声清洗作用机理展开分析的基础上,重点通过仿真和试验两种手段研究了超声振动作用下的金属管道内声场的特性,具体的研究工作包括:本文对金属管道超声清洗的作用机理进行了研究分析,依据超声空化理论推导了超声振动作用下金属管道内声场空化作用发生的条件以及作用形式,分析了空化气泡的运动状态以及影响因素;根据声波传播理论得到了超声波在金属管道内液体中传播的声波波动方程,分析了其在传播过程中的各种衰减情况;利用声波辐射理论计算了超声波在金属管道内发生反射与折射时的反射系数与折射系数。本文对超声振动作用下的金属管道内声场进行了仿真研究,利用多物理场仿真软件COMSOL模拟了声场的强度和分布,分析了金属管道内声场的变化趋势以及产生空化作用的区域;以“空化百分比”作为超声清洗的评价指标,研究了超声参数以及管道参数对声场特性的影响,得到了金属管道超声清洗的优化参数组合。本文对超声振动作用下的金属管道内声场进行了试验研究,研制了金属管道超声振动试验装置;通过将水听器法和频谱分析法相结合,利用能量分离的方法得到了声场的空化能量;分析了金属管道内典型位置的空化声场的分布、大小和变化,并与仿真结果进行了对比验证。
王英伟[7]（2019）在《凹球面超声阵列驻波悬浮系统设计及驱动控制方法》文中研究表明在无容器处理领域,超声驻波悬浮是通过高强驻波场产生声辐射力来悬浮目标物体,具有稳定性好、抗干扰能力强等优点,因此被广泛应用。由于传统的驻悬浮装置是由发射端和反射端组成,导致悬浮目标局限于静态,大大限制了驻波悬浮的可移动性,而且由于反射端材料的不规则性、粘滞性和热传导会造成超声波的散射和衰减,束缚了驻波声场的稳定性。同时在无容器处理中温度场的引入会导致悬浮目标失稳,严重的影响了实验的可行性。因此,研究新型的超声驻波悬浮装置和温度变化下悬浮目标的稳定性控制方法,实现悬浮目标的移动和驻波声场的悬浮稳定性是无容器处理领域的研究焦点。本文对凹球面超声阵列驻波悬浮系统设计及驱动控制方法进行了研究,具体工作内容如下所示:1.针对驻波声场特性,分析了声场声压,声辐射力和时间平均势理论,并在该理论基础上,讨论了温度对悬浮稳定性的影响因素,描述了温度对介质的影响和温度对声传播速度的影响,分析了温度和声辐射力的变化规律。2.分析了超声相控阵的工作频率、阵元数量、阵元间距和阵元大小等参数。研究了超声相控阵的动态聚焦,推导了相控阵的延时计算方法,运用MATLAB和3D声场软件仿真了阵列的延时时间和聚焦点位置,并对延时方法进行验证。3.设计了超声阵列悬浮系统。从阵列结构入手,分别对平面超声阵列和凹球面超声阵列进行结构设计和优化分析。通过将两个阵列的悬浮能力和超声凝聚性能进行分析对比,得到了凹球面阵列的性能明显优于平面,因此选择了凹球面作为本文的超声阵列结构。然后设计了电控部分的硬件部分和软件部分。随后搭建了超声悬浮系统,仿真分析了悬浮系统的悬浮能力和动态操纵,并进行了实验验证。4.研究了声场中悬浮物体的稳定性,主要研究包括常温和温度变化下的声场变化情况和悬浮物体的振动幅度。首先分析了悬浮物体的振动频率与温度变化的关系,并绘制了关系曲线。其次利用COMSOL建立声场与温度场仿真模型,仿真了不同温度下的声压值得到声压与温度变化的曲线。然后搭建了实验平台对悬浮物体的稳定性进行了研究,分析并验证了常温下悬浮物体的稳定性和温度变化下悬浮物体的稳定性。5.针对声场内温度的变化影响悬浮物体振动的问题,提出了基于模糊PID的控制策略。为了控制温度对悬浮物体振动状态的影响,建立了关于温度的非线性传递函数,设计了模糊PID作为控制器,制定了隶属函数和模糊规则,然后搭建了基于模糊PID算法的悬浮物体的稳定控制系统,仿真了温度变化下的控制效果,从仿真结果可看出模糊模糊算法能够很好地实现悬浮目标的稳定性控制。
杨川[8]（2019）在《超声辅助铝合金激光-MIG复合焊接方法研究》文中研究指明激光-MIG复合焊接方法是一种高效先进的铝合金连接技术,但其焊接接头依然存在晶粒粗大、气孔率高等缺陷,解决这一问题的关键在于改善熔池的凝固结晶过程。基于超声独特的非线性效应,如空化效应和声流效应,将其引入铝合金的激光-MIG复合焊接过程中,并提出超声辅助激光-MIG（U-L-MIG）复合焊接方法。根据超声和焊接的工作特点设计并优化出兼具超声振动和电弧焊接的复合焊炬,构建了U-L-MIG复合焊接平台。采用数值计算方法研究了声学几何参数对声场状态的影响规律,并结合水滴滴落试验和聚苯乙烯小球（EPS）的驻波悬浮试验揭示了声辐射力的作用效果。进一步研究超声施加前后对焊接电弧、熔滴过渡和电参数的影响探求该方法的可行性。根据U-L-MIG复合焊接方法的工作原理,需在超声振动系统的基础上进行改进并设计出复合焊炬。采用传统解析求解方法计算出超声振动系统的基础尺寸,并结合有限元方法加以验证,获得了与超声驱动电源的工作频率谐振匹配的超声振动系统。对超声振动系统进行改进,实现了焊丝送进、电缆连接、气流保护的焊接要求,依托激光器平台完成了U-L-MIG复合焊接系统的构建。基于纳维尔-斯托克斯方程和组分输运方程计算不同气流喷嘴型式下的流场,进一步优化复合焊炬。为研究辐射空间内的声场特性,基于简化的二维模型,采用有限元方法计算包括声发射高度、声倾斜角度在内的声学几何参数对声场声压的影响,结果表明声压分布对声发射高度和倾角极其敏感,声压除在谐振高度达到极大值外,随着声发射高度的增大而减小,同时随着声发射倾角减小而减小。此外,基于声聚焦原理,提出凹球面声发射型式,采用有限元方法研究了凹球面曲率半径与声场声压的关系,曲率半径为19.5mm时声聚焦效果最佳。水滴滴落试验结果定性地验证了声场中声辐射力的分布情况,EPS在驻波场中悬浮位置与声辐射力的相对时间平均势极小值基本吻合,验证性试验结果与数值计算结果具有良好的一致性。研究了辐射空间温度对声压的影响,随着温度的升高,介质密度减小,声传播速度变大,导致声压幅值减小。为探求U-L-MIG复合焊接方法的可行性,在传统直流焊接模式下,研究声发射高度对电弧的影响,超声作用下电弧形态发生改变,电弧投影直径明显扩大,电弧长度略有差异,但方差分析结果表明超声对电弧长度无显着影响,弧长的变化归结于试验随机因素。在脉冲焊接模式下,研究超声对熔滴过渡、电参数及堆焊熔覆层成形的影响,超声作用下熔滴过渡周期、熔滴过渡形式和熔覆层成形均无明显作用,并且超声对整个焊接过程的电流和电压无明显影响。
许伟龙[9]（2018）在《声波作用下炉内煤颗粒的动力学特性研究》文中研究说明电站锅炉炉内“声波影响燃烧技术”是利用声学理论和技术来提高燃烧和热量转换效率的重要技术手段。但是,支撑其炉内声学理论研究却长期处于落后水平,如强声波在炉内的非线性传播特性、声波在炉内含颗粒烟气介质中的传播特性、声波作用下颗粒表面的振荡流场特性、声波对颗粒的传热传质特性的影响,以及声波对燃烧过程的影响等,造成其基础理论研究严重滞后于其技术需求的局面,并最终成为阻碍该技术进一步推广应用的瓶颈,因此,研究声波作用下煤颗粒的动力学特性具有重要的学术意义。本文推导了声波的非线性波动方程,研究了位于可听声频率段的强声波在电站锅炉中的非线性传播特性。基于简单波假设理论,对声压级达到160 dB的强声波传播过程发生畸变和谐波生成进行了分析研究,并计算了不同频率声波的冲击波形成距离;计算得到了炉内黏热流体介质中伯格斯方程的严格解,研究了发生非线性效应与耗散效应下强声波的传播特性;求解了弛豫流体介质中强声波传播的非线性波动方程,并讨论了弛豫介质中声波的传播特性。研究了可听声频率范围内声波在电站锅炉含颗粒介质气体中的传播机理,建立了电站锅炉含颗粒介质气体中的声衰减系数计算公式以及声速公式,得到了声衰减系数、声速与声频率、颗粒介质体积分数、颗粒粒径及烟气温度的关系。根据多体多次散射理论,对颗粒介质体积分数较大的循环流化床锅炉中的声传播特性进行了讨论,并对其声衰减系数以及声速进行了修正。分析了声场中炉内煤颗粒的夹带特性以及声波作用下的次级效应—声流,并在此基础上,研究了声波作用下煤颗粒周围气体的振荡流动特性（文中入射波的振荡幅值远大于颗粒特征长度,同时声雷诺数小于20）。根据所求得通用微分方程的解,详细分析了在不同声雷诺数与斯特劳哈尔数的情况下,颗粒壁面的流场分布、轴向压力梯度、切向应力以及分离角的分布规律。基于二维轴对称、非稳态,层流的质量、动量和能量守恒方程,研究了声波作用下夹带在烟气中单颗粒煤粉的传热特性。分析了声压级范围为145～167 dB,频率分别为50 Hz、1 000 Hz以及5 000 Hz时,颗粒壁面的温度场、局部努赛尔数、表面平均努赛尔数以及时间-空间平均努赛尔数的分布规律;同时还探讨了声波作用下烟气中滑移单颗粒煤粉的传热传质特性（颗粒与烟气之间有稳定的滑移速度）。分析了声压级范围为150～170dB,可听声频率范围中,以及在声质点速度与滑移速度的不同速率比情况下,颗粒局部努赛尔数、表面平均努赛尔数以及时间-空间平均努赛尔数的分布规律。并对声波强化颗粒的传热特性进行了实验研究,所得结论验证了理论研究的结果。本文所得结论为声波应用于电站锅炉中强化煤颗粒燃烧提供了依据。
瞿成武[10]（2018）在《热声谐振管及微尺度效应中的非线性现象的数值研究》文中研究指明影响热声技术工程化应用的诸多关键因素,都不同程度地与高幅声振荡或微型化引起的诸多非线性问题密切相关,非线性热声理论已经成为目前热声装置应用开发的迫切需要。在热声装置及其他声学装置的研究开发中,非线性谐振技术和微尺度化技术已成为提高声幅和热声转换效率的关键要素,其理论与分析模型的发展显得至关重要。本文采用气体动理学方法研究了等截面谐振管以及指数型谐振管内的非线性声振荡行为;同时,并考虑微尺度化因素的影响,建立了热声通用网络分析模型,尝试对非线性网络元件传输参数的描述。本文具体研究内容概括如下。（1）采用气体动理学方法数值模拟了等截面驻波谐振管内声场的时空演化过程以及声强的轴向分布,获得了与试验研究一致的结果。研究了活塞驱动位移幅值对各阶谐波和激波形成的影响,并通过谐波分量分析从机理上揭示了从基波到高次谐波的能量级联过程,为非线性声饱和激波等非线性现象的抑制提供了相应的理论基础。（2）基于渐进展开法获得的一维近似表达式,理论分析了指数型谐振管内的声场分布,研究了速度驱动幅值对声场的影响并得到了指数型谐振管的最优形状因子;同时,通过比较得出,近似解的分析结果与气体动理学方法的模拟结果在一维层面一致,从而相互验证了分析法和气体动理学模拟方法。分析了m=3.0指数型谐振管内的拍现象,提出了利用拍现象改善谐振管一阶本征频率计算精度的方法。（3）考虑了带速度滑移和温度跳跃边界条件的Navier-Stokes方程,利用线性化方法,对微尺度热声热机的内部流动进行了理论建模,包含了Kn≤0.1的热声线性理论。基于该理论模型,建立了微尺度热声热机中的网络模型,并推导了板叠单位长度传输矩阵中各传输参数表达式和网络传输矩阵。研究了不同Kn下,板叠水力半径对单位长度阻抗、导纳、压源参数和流源参数等各传输参数的影响。
二、高强声下驻波声流特性的实验研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、高强声下驻波声流特性的实验研究（论文提纲范文）
（1）声流理论及其传热传质研究现状与展望（论文提纲范文）
| 1 声流理论 |
| 1.1 声流控制方程 |
| 1.2 声流流函数方程 |
| 2 固体表面附近声流的流场结构研究 |
| 2.1 二维圆柱体外声流的流场结构 |
| 2.2 二维球体外声流的流场结构 |
| 2.3 二维矩形空腔中声流的流场结构 |
| 3 声流强化传热传质的研究 |
| 3.1 二维圆柱外声流强化传热传质分析 |
| 3.2 二维球外声流强化传热传质分析 |
| 3.3 二维矩形通道中声流强化传热传质分析 |
| 3.4 声流强化传热声学参数分析 |
| 4 结 论 |
（3）声波诱导湍流的实验研究与模拟计算（论文提纲范文）
| 1 实验系统介绍 |
| 1.1 实验装置 |
| 1.2 实验方法 |
| 2 实验结果与分析 |
| 2.1 声波与流体同向对流速脉动的影响 |
| 2.1.1 声压级对流速脉动的影响 |
| 2.1.2 声波频率对流速脉动的影响 |
| 2.2 声波与流体逆向对流速脉动的影响 |
| 2.2.1 声压级对流速脉动的影响 |
| 2.2.2 声波频率对流速脉动的影响 |
| 3 模型及计算 |
| 3.1 物理模型 |
| 3.2 结果对比 |
| 4 结 论 |
（4）微纳粉体声流微操控机理研究与试验（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 声辐射力与声流场理论及技术的研究现状 |
| 1.2.1 声辐射力微操控 |
| 1.2.2 声流力微纳操控 |
| 1.3 论文结构及研究内容 |
| 1.4 本章小结 |
| 第2章 微纳颗粒操控过程中的声学理论及声流场分析 |
| 2.0 引言 |
| 2.1 理想介质中的声场 |
| 2.2 黏性介质中的声场 |
| 2.3 声流场相关理论 |
| 2.3.1 由边界层引发的声流场 |
| 2.3.2 Eckart声流场 |
| 2.3.3 锐边声流场 |
| 2.4 基于涡激振动驱动微纳颗粒运动机理分析 |
| 2.4.1 方柱绕流振动问题 |
| 2.4.2 圆柱绕流振动问题 |
| 2.4.3 声涡流形成及存在方式分析 |
| 2.5 基于声流力驱动的微纳颗粒过程分析 |
| 2.5.1 超声锐边声流场的形成 |
| 2.5.2 颗粒在超声声流场中的运动特性分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 微喷嘴内外声流场数值模型的建立 |
| 3.0 引言 |
| 3.1 微喷嘴外声场的数值模拟简介 |
| 3.2 声场中的圆柱声绕流 |
| 3.2.1 结构模型设计 |
| 3.2.2 理论模型建立 |
| 3.2.3 声绕流有限元网格划分 |
| 3.3 微喷嘴内声场的数值模拟简介 |
| 3.3.1 锐边结构诱发声涡流数学模型 |
| 3.3.2 微喷嘴内声流场数值模型 |
| 3.3.3 有限元网格划分 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 微通道内外声流场及其微纳粉体操控仿真分析 |
| 4.0 引言 |
| 4.1 圆柱声绕流仿真 |
| 4.2 锐边行波声流 |
| 4.2.1 空间扫描分析 |
| 4.2.2 频域分析 |
| 4.3 锐边驻波声流 |
| 4.3.1 空间扫描分析 |
| 4.3.2 频域分析 |
| 4.4 流体粒子追踪 |
| 4.4.1 不同尺度粒子在声流场中的运动轨迹 |
| 4.4.2 不同密度粒子在声流场中的运动轨迹分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于声流驱动的微纳颗粒运动实验研究 |
| 5.0 引言 |
| 5.1 实验材料及实验系统搭建 |
| 5.1.1 声流微粉操控实验系统 |
| 5.1.2 气流涡激振动系统 |
| 5.1.3 声流微操控实验材料 |
| 5.2 基于行波声流主流驱动的涡激振动机理及实验研究 |
| 5.2.1 气流涡激振动对比实验 |
| 5.2.2 声流涡激振动实验结果及分析 |
| 5.3 基于锐边声流驱动的微纳颗粒运动实验研究 |
| 5.3.1 锐边行波声流操控实验 |
| 5.3.2 锐边驻波声流操控实验 |
| 5.3.3 实验结果与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结及展望 |
| 6.1 主要工作总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目成果 |
（5）六边形超声阵列的声悬浮特性及其操控方式的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 注释表 |
| 缩略词 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 常见悬浮技术介绍及对比 |
| 1.2.2 超声驻波悬浮研究与应用现状 |
| 1.2.3 超声近场悬浮研究与应用现状 |
| 1.2.4 超声阵列声场操控技术研究与应用现状 |
| 1.3 选题依据及本文主要研究内容 |
| 第二章 超声悬浮基础理论 |
| 2.1 压电学基础 |
| 2.1.1 压电效应和逆压电效应 |
| 2.1.2 压电材料 |
| 2.2 Langevin悬浮理论 |
| 2.3 朱——阿普费尔理论 |
| 2.4 悬浮稳定性分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 超声换能器的设计 |
| 3.1 压电换能器概述 |
| 3.1.1 压电换能器的应用与类型 |
| 3.1.2 压电换能器的工作原理 |
| 3.2 压电换能器材料选择 |
| 3.3 压电换能器的解析法设计计算 |
| 3.4 超声变幅杆的设计 |
| 3.5 压电振子及辐射端的有限元设计 |
| 3.5.1 有限元法分析问题的过程 |
| 3.5.2 压电振子及辐射端的有限元建模及分析 |
| 3.5.3 利用参数化扫描进行模态分析与频响分析 |
| 3.5.4 最优辐射端面的选取 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 耦合场作用下的换能器阵列声悬浮特性及操控方式仿真分析 |
| 4.1 单轴换能器的辐射声场特性仿真分析 |
| 4.1.1 有限元模型分析 |
| 4.1.2 驻波悬浮仿真分析 |
| 4.1.3 近场悬浮仿真分析 |
| 4.2 不同边界条件下的换能器阵列悬浮声场特性仿真分析 |
| 4.3 基于阵元相位控制的操控方式仿真 |
| 4.3.1 六边形换能器阵列等效参数化模型的建立 |
| 4.3.2 阵元激励施加方式及仿真结果后处理 |
| 4.4 基于阵元幅值控制的操控方式仿真 |
| 4.5 基于阵元相位及幅值综合控制的声场操控方式仿真 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 超声换能器阵列的声悬浮实验研究 |
| 5.1 基于兰杰文振子的超声换能器的性能参数测定 |
| 5.1.1 利用阻抗测试及激光测振进行换能器的预紧力与一致性调节 |
| 5.1.2 超声换能器辐射端面的振型测量 |
| 5.2 辐射端面振幅和悬浮高度的测量 |
| 5.2.1 激光位移传感器 |
| 5.2.2 辐射端面中心处振幅 |
| 5.2.3 悬浮高度 |
| 5.3 不同圆盘状悬浮物实验研究 |
| 5.3.1 直径对悬浮状态的影响 |
| 5.3.2 悬浮片材料、质量对悬浮状态的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文主要工作 |
| 6.2 本文主要创新点 |
| 6.3 后续工作与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（6）超声振动作用下的金属管道内声场特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 管道清洗技术研究现状 |
| 1.3 超声声场特性研究现状 |
| 1.3.1 超声声场特性的仿真研究现状 |
| 1.3.2 超声声场特性的实验研究现状 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 超声振动作用下的金属管道内声传播理论分析 |
| 2.1 超声清洗机理分析 |
| 2.2 超声空化理论分析 |
| 2.2.1 空化作用的形成 |
| 2.2.2 空化气泡的运动 |
| 2.2.3 稳态空化与瞬态空化 |
| 2.3 声波传播理论分析 |
| 2.3.1 超声振动作用下的金属管道内声场的声波波动方程 |
| 2.3.2 超声振动作用下的金属管道内声场的声波衰减 |
| 2.4 声波辐射理论分析 |
| 2.4.1 超声波在金属管道—液体界面发生的反射与折射 |
| 2.4.2 超声波在液体—金属管道界面发生的反射与折射 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 超声振动作用下的金属管道内声场特性仿真研究 |
| 3.1 COMSOL声—固耦合的理论基础 |
| 3.2 有限元模型建立与校验 |
| 3.2.1 几何模型建立及网格划分 |
| 3.2.2 边界条件及模型校验 |
| 3.3 声场分布典型仿真结果与分析 |
| 3.4 设计参数对声场特性的影响规律研究 |
| 3.4.1 超声频率对声场特性的影响 |
| 3.4.2 超声振幅对声场特性的影响 |
| 3.4.3 超声换能器阵列对声场特性的影响 |
| 3.4.4 金属管道壁厚对声场特性的影响 |
| 3.4.5 污垢对声场特性的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 超声振动作用下的金属管道内声场特性试验研究 |
| 4.1 超声振动作用下的金属管道内声场测量装置研制 |
| 4.2 超声振动作用下的金属管道内声场测量方法 |
| 4.2.1 声场信号的采集 |
| 4.2.2 声场能量的分离 |
| 4.2.3 典型位置的声场测量方法 |
| 4.3 超声振动作用下的金属管道内声场测量结果与分析 |
| 4.3.1 金属管道中心点声场分布 |
| 4.3.2 金属管道中心轴线声场分布 |
| 4.3.3 金属管道中心截面声场分布 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（7）凹球面超声阵列驻波悬浮系统设计及驱动控制方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 无容器处理研究现状 |
| 1.3 驻波悬浮研究现状 |
| 1.4 驻波声悬浮操纵技术研究现状 |
| 1.5 温度应用在声悬浮中的研究现状 |
| 1.6 本文研究的主要内容 |
| 第2章 超声悬浮机理及影响因素分析 |
| 2.1 声的传播 |
| 2.2 超声驻波悬浮机理 |
| 2.2.1 声压 |
| 2.2.2 声辐射力 |
| 2.3 温度对超声悬浮的影响 |
| 2.3.1 温度对介质密度的影响 |
| 2.3.2 温度对声传播速度的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 相控阵动态聚焦仿真与分析 |
| 3.1 超声相控原理 |
| 3.1.1 超声聚焦与偏转 |
| 3.1.2 聚焦点尺寸 |
| 3.2 超声相控阵参数 |
| 3.3 超声相控阵动态聚焦 |
| 3.3.1 平面相控阵聚焦 |
| 3.3.2 凹球面相控阵聚焦 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 超声相控阵悬浮系统设计与实验 |
| 4.1 超声相控阵悬浮装置设计 |
| 4.1.1 超声换能器 |
| 4.1.2 平面超声阵列结构 |
| 4.1.3 凹面超声阵列结构 |
| 4.1.4 超声悬浮装置结构选择 |
| 4.2 超声悬浮系统电控部分设计 |
| 4.2.1 硬件部分 |
| 4.2.2 软件部分 |
| 4.3 超声悬浮系统搭建 |
| 4.3.1 实验一悬浮能力仿真与实验 |
| 4.3.2 实验二悬浮物体的动态操纵仿真与实验 |
| 4.3.3 实验结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 温度变化下悬浮物体的稳定性和控制方法研究 |
| 5.1 悬浮物体稳定性仿真分析 |
| 5.1.1 温度变化下悬浮物体的振动频率 |
| 5.1.2 不同温度下的声场特性 |
| 5.2 悬浮物体的稳定性测量平台 |
| 5.3悬浮物体的稳定性实验 |
| 5.3.1 常温下的稳定性实验 |
| 5.3.2 温度变化下的稳定性实验 |
| 5.4 动态模型建立 |
| 5.5 控制方法设计 |
| 5.5.1 输入值模糊化 |
| 5.5.2 建立模糊规则表 |
| 5.5.3 解模糊处理 |
| 5.6 模糊PID控制实验 |
| 5.6.1 实验一固定温度下控制效果实验 |
| 5.6.2 实验二温度变化下控制效果实验 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间科研成果 |
| 致谢 |
（8）超声辅助铝合金激光-MIG复合焊接方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及目的 |
| 1.2 铝合金焊接现状 |
| 1.3 超声波效应及应用 |
| 1.3.1 超声波效应 |
| 1.3.2 超声波细化晶粒 |
| 1.3.3 超声波熔体除气 |
| 1.4 超声辅助电弧焊接技术 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 试验方法及有限元仿真基础 |
| 2.1 试验材料 |
| 2.2 试验设备与方法 |
| 2.3 有限元基础 |
| 2.4 COMSOL Multiphysics介绍及操作流程 |
| 第3章 超声辅助激光-MIG复合焊接系统构建 |
| 3.1 超声辅助激光-MIG复合焊接系统构建原理 |
| 3.2 超声辅助激光-MIG复合焊炬的构建 |
| 3.2.1 超声振动元件的选择 |
| 3.2.2 超声振动元件尺寸计算 |
| 3.2.3 超声振动元件有限元分析 |
| 3.2.4 超声辅助激光-MIG复合焊炬总体构建 |
| 3.3 复合焊炬喷嘴优化及气流流场 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 超声辅助焊接过程声学参数对声场特性影响规律 |
| 4.1 压力声学数学模型 |
| 4.2 驻波声场特性研究 |
| 4.2.1 声发射高度对散射声场的影响 |
| 4.2.2 声发射倾角对散射声场的影响 |
| 4.2.3 声发射端面型式对散射声场的影响 |
| 4.3 超声驻波声场特性试验 |
| 4.3.1 水滴滴落试验 |
| 4.3.2 驻波悬浮试验 |
| 4.4 环境温度对驻波声场的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 超声辅助激光-MIG复合焊接方法可行性分析 |
| 5.1 超声对电弧的影响 |
| 5.2 超声对电弧长度压缩的显着性分析 |
| 5.3 超声对熔滴过渡的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间学术成果 |
（9）声波作用下炉内煤颗粒的动力学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 声学技术在炉内的应用 |
| 1.2.1 声波影响燃烧技术 |
| 1.2.2 声波清灰技术 |
| 1.2.3 换热器管道声学监测技术 |
| 1.2.4 声波测温、测流技术 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 声波的非线性传播特性研究现状 |
| 1.3.2 颗粒介质中的声传播特性研究现状 |
| 1.3.3 声波作用下颗粒表面的振荡流场特性研究现状 |
| 1.3.4 声波作用影响颗粒传热传质研究现状 |
| 1.3.5 声波影响燃烧的研究现状 |
| 1.4 论文的研究内容和主要工作 |
| 第2章 声波在电站锅炉中的非线性传播特性研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 声波的基本性质 |
| 2.2.1 波动方程 |
| 2.2.2 波动方程的解 |
| 2.2.3 声波的传播速度 |
| 2.2.4 声波的能量 |
| 2.2.5 声压级和声强级 |
| 2.3 强声波在电站锅炉中的传播特性 |
| 2.3.1 冲击波的形成及波形畸变 |
| 2.3.2 炉内介质的黏热性对强声波传播的影响 |
| 2.3.3 炉内介质的弛豫效应对强声波传播的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 声波在电站锅炉含颗粒介质气体中的传播特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 颗粒介质间无相互作用时声波的衰减特性 |
| 3.2.1 媒质的黏滞吸收和热传导吸收 |
| 3.2.2 颗粒介质对声波衰减特性的影响 |
| 3.3 颗粒介质间有相互作用时声波的衰减特性 |
| 3.3.1 散射波相互作用的颗粒介质中的声波衰减特性 |
| 3.3.2 散射波与黏滞波相互作用的颗粒介质中的声波衰减特性 |
| 3.4 电站锅炉含颗粒介质气体中声波的传播速度 |
| 3.4.1 无颗粒情况下烟气介质中的声速 |
| 3.4.2 颗粒介质中的声速 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 声波作用下煤颗粒周围气体的振荡流动特性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 声流基础 |
| 4.2.1 声场中静止固体表面的声流特性 |
| 4.2.2 静止粘性流体中振荡固体表面的声流特性 |
| 4.2.3 声流的形态 |
| 4.3 电站锅炉炉内颗粒表面声流的主要特点 |
| 4.4 声场中的颗粒夹带 |
| 4.5 声波作用下煤颗粒周围气体振荡流场的数值计算 |
| 4.5.1 计算模型 |
| 4.5.2 结果与分析 |
| 4.5.3 流场特性在炉内中的应用分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 声波作用下烟气中单颗粒煤粉传热传质特性 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 声波作用下烟气夹带单颗粒煤粉传热传质特性 |
| 5.2.1 物理模型与控制方程 |
| 5.2.2 数值计算 |
| 5.2.3 结果与分析 |
| 5.3 声波作用下烟气中滑移单颗粒煤粉传热传质特性 |
| 5.3.1 计算模型 |
| 5.3.2 结果与分析 |
| 5.4 声波作用下铜球传热实验研究 |
| 5.4.1 传热方程 |
| 5.4.2 声场中静置铜球的传热特性实验 |
| 5.4.3 声场与稳流场共同作用下铜球的传热特性实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 攻读博士学位期间参加的科研工作 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）热声谐振管及微尺度效应中的非线性现象的数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 非线性热声理论与模拟研究进展 |
| 1.3 气体动理学方法基本原理 |
| 1.4 本文主要内容 |
| 2 谐振管内激波形成过程中能量级联的数值模拟 |
| 2.1 活塞驱动的驻波谐振管气体动理学模型 |
| 2.2 谐振管内声压和速度的时空分布 |
| 2.3 谐振管内的声强 |
| 2.4 活塞驱动位移幅值对激波形成的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 指数型谐振管内非线性现象的研究 |
| 3.1 指数型谐振管内非线性声场的一维解析解 |
| 3.2 指数型谐振管内的一维声场 |
| 3.3 谐振管的二维流场分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 微尺度热声理论及其网络模型 |
| 4.1 微尺度热声理论模型 |
| 4.2 微尺度热声网络模型 |
| 4.3 板叠传输参数影响的分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 全文总结与未来展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 未来展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 (攻读学位期间发表论文目录) |
| 附录2 (攻读学位期间参与的项目) |
四、高强声下驻波声流特性的实验研究（论文参考文献）
- [1]声流理论及其传热传质研究现状与展望[J]. 杨延锋,姜根山,于淼,姜羽,刘月超. 振动与冲击, 2021
- [2]声波作用下球形颗粒外声流分布的数值模拟[J]. 杨延锋,姜根山,姜羽,刘月超. 声学学报, 2021(04)
- [3]声波诱导湍流的实验研究与模拟计算[J]. 于淼,姜根山,姜羽,杨延锋,孔倩. 动力工程学报, 2021(06)
- [4]微纳粉体声流微操控机理研究与试验[D]. 胡健健. 杭州电子科技大学, 2021
- [5]六边形超声阵列的声悬浮特性及其操控方式的研究[D]. 胡炯炯. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [6]超声振动作用下的金属管道内声场特性研究[D]. 武喜文. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
- [7]凹球面超声阵列驻波悬浮系统设计及驱动控制方法[D]. 王英伟. 吉林大学, 2019(11)
- [8]超声辅助铝合金激光-MIG复合焊接方法研究[D]. 杨川. 西南交通大学, 2019(03)
- [9]声波作用下炉内煤颗粒的动力学特性研究[D]. 许伟龙. 华北电力大学(北京), 2018(04)
- [10]热声谐振管及微尺度效应中的非线性现象的数值研究[D]. 瞿成武. 华中科技大学, 2018(06)