基于双向流固耦合簧片哨发声机理及特征

来源 :陕西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:rust123
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
本文首先利用Workbench平台对液体射流激励正对喷嘴簧片振动的问题进行数值计算,根据计算结果探究簧片哨中簧片的振动机理,并采用Origin对数值计算结果进行快速傅里叶变换,分析簧片自由端的振动频谱。其次采用3560 PULSE系统对实验中簧片哨的声信号进行采集,并对记录的声信号进行频谱分析。根据数值计算和实验测量的振动频谱分析簧片哨喷嘴结构参数、喷距、射流压强对簧片振动频率以及声压级的影响。然后将数值计算结果和实验测量结果进行对比,探寻两种结果的异同,并分析造成不同之处的原因。最后提出对簧片哨的簧片、喷嘴结构、喷距的优化思路及措施。研究工作内容如下:(1)簧片哨中簧片振动机理的探究:射流液片激励正对喷嘴的簧片时,由于射流的抖动使簧片自由端有微小位移,此时簧片的弦线将与射流形成一定的迎角,造成分布于簧片上下表面射流的速度不同,从而簧片上下表面形成一定的力差,在力差的作用下簧片自由端就会产生运动。由于簧片尾部固定和簧片的弹性作用,当簧片迎角和应力达到一定值时,簧片劲度产生的恢复力作用,使其自由端会向相反方向运动,如此反复使簧片作周期性的振动。(2)射流压强对簧片振动特征的影响:射流激励簧片振动产生多个谐波,谐振频率分布遵从弹性材料振动规律。随着射流压强的增大,簧片振动频谱中各谐振峰对应的声压级逐渐增大;在低压力工作范围内谐振频率处的声压级随射流压强变化较大。数值计算结果的谐振频率呈奇数倍关系;实验测量的谐振频率满足整数倍规律。对比分析表明:由于数值计算中对喷嘴施加的压强为恒定值,实验测量中对喷嘴施加的压强不稳定,因此实验过程中射流液片具有更宽的频带,从而激发簧片更多的固有频率。不同于数值计算结果,是实验测量的最大声压级所对应的振动峰随着射流压强的增大会发生跃迁。实验测量中声波因水槽边界而形成驻波,影响各振动峰的声压级的准确测量;随射流压强的增大簧片振动频谱中最大声压级对应的振动峰会发生跃迁。(3)喷嘴结构参数对簧片振动特征的影响:主要表现在随着喷嘴矩形结构宽度的减小,簧片振动过程中主峰和其他倍频峰的频率均发生右移,且各峰对应的声压级逐渐减小。由于数值计算是将簧片自由端随时间的振动位移进行快速傅里叶变换,并没有电声之间的量值传递以及基准声压这些物理参量,所以数值计算结果振动频谱各振动峰的声压级与实验测量结果偏差较大。(4)喷距对簧片振动特征的影响:在同一射流压强下,随着喷距的增大簧片振动首峰的频率会发生阶跃,且在一定喷距范围内簧片振动总声压级随之减小,但减小到一定值又逐渐的增大,最终趋于稳定;在同一喷距下,随着射流压强的增大簧片振动首峰的频率会发生跳跃,且总声压级随之增大;由于数值计算所建的模型为理想模型,同一工作状态下,数值计算结果振动首峰对应的频率与实验测量结果相差较大,且数值计算结果振动谐振峰对应的频率少于实验测量结果。(5)实验获得优化思路及措施:簧片应选用抗振动疲劳较强的金属,但弹性模量不宜过大;在自由端相同振幅下,梯形簧片尾部的等效应力相对矩形簧片较为分散,所以抗振动疲劳能力较强;簧片尾部段的厚度采用渐变形式,利于增加抗振动疲劳能力。喷嘴宽度与簧片自由端宽度相等,可以较好地运用射流液片的能量;喷嘴其他结构参数的优化应遵循文丘里管水力空化的原则,尽可能增大液体射流的汽含率。对于喷距的优化应通过实验测量来确定,根据声信号的频谱选取根据声信号的频谱选取既有较大声压级和较多谐振峰,又要有较长连续工作时间的最佳工作喷距。
其他文献
近年来,时标上中立型时滞动力方程非振动解与振动解的存在性问题越来越受到人们的关注.本文分别研究了时标上二阶中立型时滞动力方程非振动解与有界振动解的存在性,以及时标
绝热过程是物理学中十分重要的物理概念,是一种理想的物理过程。它普遍存在于各类缓慢变化的物理现象之中。本文着重研究了加速绝热和绝热捷径过程,其目的是实现光场之间的能
多酚是一类可以帮助动植物抵抗逆境的重要次生代谢产物。在茶树中多酚糖苷是组成多酚化合物的主要成分。本文克隆了一条茶树多酚糖基转移酶基因,并利用重组蛋白技术对基因功
量子信息是信息科学与量子力学相结合的新兴交叉学科,熵是量子信息理论中一个重要的概念,它用来度量物理系统的状态所包含的不确定性.本文主要讨论了广义的von Neumann熵和两
计算生物学是一门综合性很强的学科,它涉及到生物学、计算机科学等多种内容。根据达尔文的生物进化论,普遍认为物种之间存在一种遗传系谱关系,为了生动形象的描述物种之间的
众所周知,P?schl-Teller势在量子力学与分子动力学中的有着广泛的运用,它在非谐振分子势中占有至关重要的一席之地。因此,对于求解P?schl-Teller势能体系的薛定谔方程的能量
随着对基因组的研究深入和逐渐破译,我们的生活发生了巨大的变化。尤其是在医疗界中,随着人们对于基因组的了解迈上了新台阶,很多疾病的病因被逐渐的揭开,医务工作者在设计药
随着电子技术的快速发展,各种电磁问题日益突出,外界电磁波对正在工作中的电子系统产生的电磁干扰也越来越严重。因此,当我们在分析或设计现代电子系统时,就不得不考虑电磁干
本文主要研究的是关于分数阶线性周期时变系统的K-能控性问题.运用分数阶微积分的相关理论,在给出了一类由分数阶线性微分方程描述的线性连续(离散)周期性系统的基础上,对有
本文研究解析函数Banach’代数(?)∩A(D)的闭理想,其中(?)为Dirichlet空间,A(D)为圆盘代数.设U为内函数,E为单位圆周T上满足一定条件的闭子集.令I(U,E)是由(?)∩A(D)中在E上