圆形活塞声源声场的分析,计算与测试

幅射瞬态脉冲波的圆形活塞声源在超声检测中得到广泛应用。本文研究了圆形活塞声源幅射瞬态脉冲波时其声场的数值计算方法，设计了相应的计算软件并绘制出实用脉冲波源声轴线上的声压分布曲线。比较了连续波声场和脉冲波声场的分布特性及异同点。对脉冲波源声场的测试结果表明，理论计算和实测结果有较好的一致性．从而证实了计算方法的科学性。本研究结果为提高超声测控的准确性提供了依据。     

基于时域有限差分法平面光波的一维吸收边界条件

吸收边界条件的选取在使用时域有限差分法分析设计衍射光学元件的过程中有着举足轻重的作用。文章从麦克斯韦方程组出发,推导出了一维吸收边界条件的解析解及该吸收边界对TEM波的反射系数,用数值模拟验证了在激励源分别处于讨论区域右边、中间,且在TEM波传播的同时一直存在的情况下,一维Mur一阶吸收边界条件和波延迟法的优质吸收效果。对两种边界条件的计算误差进行了对比和分析,结果表明Neum ann边界条件波形稳定早,数值精度高,Mur一阶边界条件波形稳定稍迟,有一定误差,但吸收效果很好。     

表面开口斜裂纹超声表面波频谱法测量的数值模拟

文章建立了含表面开口斜裂纹的二维有限元模型,在模型中引入Sarmar吸收边界,对脉冲超声表面波的激发、传播和在斜裂纹处的散射进行了分析,并利用频谱法对斜裂纹深度测量进行了数值模拟.通过模拟波场快照图观察了脉冲超声表面波在表面开口斜裂纹处的散射和波型转换过程.对透射波信号进行了频谱分析,得到了斜裂纹倾角和深度参数与吸收频率的对应关系.     

发射箱压力波传播的数值分析及试验验证

利用计算流体动力学方法建立了发射箱内燃气流场计算分析模型,对火箭弹发射时箱内压力波传播进行了数值分析,获得了箱内前后出口处的流场压力。通过合理的设计开盖压力,能可靠实现发射箱前后盖的自动开启。经飞行试验验证,数值分析结果与试验情况吻合良好,表明箱内燃气流场计算分析模型的正确性。     

海藻糖载入血小板实验中的超声波强度计算

利用超声波的生物医学效应可强化冻干保护剂海藻糖对细胞膜的渗透特性,对于不同的生物材料,超声波的强度、频率等对细胞的影响程度不同。本文拟提供一种超声波在生物样品中传播的强度估算方法。针对超声波强化海藻糖载入血小板的实验,建立了血小板悬液中超声波的传播模型,并分析得到符合实验要求的各计算参数及边界条件,通过COMSOL Multiphysics软件计算,评估了超声波在样品中的强度分布。计算结果为实验中超声波强度的选择及超声探头与样品等的布置提供了有效的理论指导。同时,为超声波在生物样品中的传播提供了一种新的强度估算方法。     

飞行器板结构中Lamb波解析建模研究

通过理论分析,计算得到特定条件下的板结构中Lamb波的解析解和理论波形,从而为机遇Lamb波的飞行器结构健康监测工作提供坚实的基础.基于对金属板结构的空间-波数域弹性力学分析和压电材料传感器的力电耦合场分析,得到了金属板中Lamb波传播的一般解析解.基于此解析解,可以得到Lamb波传播的理论波形建模结果.为了验证这一解析建模结果,进行了金属板结构中的Lamb波传播实验,通过对比实验结果与建模结果,证明了这一解析建模结果的准确性.     

湍流边界层近壁区马蹄涡拟序结构的数值模拟与分析

采用大涡模拟对低雷诺数槽道湍流进行了数值模拟,进口边界条件采用了给定扰动波方法,经过短过渡段得到完全发展湍流.计算中采用了动态亚格子模型和预处理技术,进口采用的动量厚度雷诺数是670.大涡模拟对计算得到的平均速度剖面以及脉动分量与DNS解进行对比,验证了计算结果的可靠性.计算结果显示了湍流场中马蹄涡的形成及演化过程,其中包括形成单腿马蹄涡和形成对称涡腿的马蹄涡,同时发现流场中存在由亚谐波引起的拟序结构的交错现象,并在此基础上分析了湍流边界层近壁区马蹄涡结构的演化.     

基于气体放电的高超声速激波结构显示技术

基于气体放电辐射强度与气体密度的相关性，在高超声速脉冲风洞FD-20中搭建了气体放电流场显示系统，并分别以平板模型、平板-方块模型和简化进气道模型为试验模型，在来流马赫数Ma=12.16、来流静压p≈106Pa的流场条件下开展气体放电流场显示技术研究。在平板实验中，气体放电方法较准确地观测到了电极之间的平板前缘激波结构，与纹影技术测得激波角相差仅为0.21°。在平板-方块实验中，气体放电方法观测到了2个截面（对称面和远离对称面截面）的激波结构，对称面波系结构与纹影和数值计算所得结果基本一致，远离对称面截面的波系结构与数值计算结果基本一致。在简化进气道实验中，气体放电方法观测到了内流道激波交叉形成的菱形结构，且尺寸与数值计算结果相差较小，约为7.9%。这些实验结果表明，在高超声速脉冲风洞中，采用气体放电方法可以获得清晰准确的激波结构，不仅可进行分截面激波结构观测，还可对被模型遮挡的内部区域激波结构进行显示，而且特别适合用于局部复杂流动波系结构的观测。     

铁氧体基片微带线的谱域导抗法分析

铁氧体薄膜器件在微波和毫米波集成中有着广泛地应用。本文首次将T.Itoh提出的谱域导抗法的分析推广到铁氧体基片微带线结构。通过对麦克斯韦方程的坐标旋转和傅里叶变换,导出铁氧体介质的波导纳,利用边界条件,忽略TE和TM波的耦合后,用一网络等效表示铁氧体基片微带线,从而借助于谱域导抗法进行特性分析。本文对铁氧体基片微带线的色散特性进行了数值计算,并讨论了微带线的各种参数对色散特性的影响。     

基于嵌套网格和计入尾迹影响的旋翼流场数值模拟

给出了三维Euler方程数值模拟悬停状态旋翼流场的方法和模型。为充分考虑旋翼尾迹对流场的影响,采用了由动量理论导出的远场边界条件和由尾迹诱导速度代入滑移条件而构造的新翼面边界条件。为减少尾迹数值耗散和便于添加上述边界条件,采用了嵌套网格方法。针对嵌套网格中关键的贡献单元搜寻问题,本文采用一种伪贡献单元搜寻法。应用上述方法进行了算例计算,给出了有无尾迹修正时的旋翼桨叶表面压力分布和沿展向升力分布的计算结果,并与可得到的实验数据进行了对比。此外,从计算的等涡量线图上分析了旋翼尾迹流场畸变的发展趋势,表明了Euler方程法在旋翼涡尾迹捕捉方面的能力。