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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。