不同入口气动旋涡哨发声特性的比较研究

论文摘要

随着社会的发展进步,功率超声技术应用越来越广泛,在国防和国民经济中越来越受欢迎。旋涡哨结构简单,制作方便,容易使用,且流体源容易获得。声辐射特性是用来判断超声波发声器优劣的重要标准,制约旋涡哨推广应用的原因是其声辐射效率低。造成这种状况的关键是对旋涡哨发声机理的研究欠缺。基于此,鉴于传统旋涡哨的缺陷,本文提出一种双入口旋涡哨,并对两者进行了对比分析。本文首先介绍了旋涡哨的研究情况和意义,接着介绍了计算流体力学和气动声学的基本理论,从理论中分析归纳出适合于研究旋涡哨的理论,为后面的仿真计算提供理论基础。针对两种不同入口管旋涡哨,先是建立物理模型,然后确定旋涡哨的网格。第一部分先利用相同的仿真分析方法对比研究单入口管与双入口管旋涡哨内外流场,得出两种旋涡哨的速度、静压、湍动能等的分布情况,初步分析出旋涡哨主要的声源发声区域。第二部分主要分析旋涡哨声场的情况,对比不同入口压强下,两种旋涡哨辐射声功率和辐射声频率的规律。总结出了两种旋涡哨的流场与声场的关系。研究表明旋涡哨主要是在气流从入口管进入腔体和从出口管流出时产生声波,这两处湍动能、声功率级都出现极大值。两种旋涡哨内外流场的静压、速度、湍动能等近似沿腔体轴线呈对称分布,且双入口管旋涡哨的对称性明显优于单入口管。通过对比两种旋涡哨的流场特性和声源特性,得出相同入口压强下,两种旋涡哨辐射声波时主要是偶极子声源起主导作用,且主要集中在基频附近,双入口旋涡哨的辐射声功率均大于单入口的10倍。两种旋涡哨的辐射声频率整体上均随入口压强的增大而呈上升趋势,双入口旋涡哨辐射声频率更接近超声频。通过以上研究方法和结论得出了旋涡哨的发声机理。同等入口压强下,双入口管旋涡哨声辐射频率和声辐射效率比单入口要高,这对旋涡哨的使用和改进有了一定的指导意义。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 谭安乾

导师: 张明铎

关键词: 旋涡哨,湍动能,声功率级,辐射声频率,辐射声压

来源: 陕西师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 陕西师范大学

分类号: O42

DOI: 10.27292/d.cnki.gsxfu.2019.000946

总页数: 68

文件大小: 4074K

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