傳統(tǒng)的聲化學(xué)反應(yīng)器中容易產(chǎn)生駐波聲場(chǎng),不利于提高處理的效率。常用來(lái)消除聲化學(xué)反應(yīng)器中駐波聲場(chǎng)的方法多是從聲波的輻射方式上來(lái)改變反應(yīng)器中的聲場(chǎng)分布,但多應(yīng)用于小型聲化學(xué)反應(yīng)器�；蛘咴黾訐Q能器的方法來(lái)提高處理效果,造成了一定的資源浪費(fèi)。本文采用交錯(cuò)網(wǎng)格的時(shí)域有限差分法結(jié)合吸收邊界求解聲擾動(dòng)方程,模擬聲波在單個(gè)渦流場(chǎng)以及多個(gè)渦流場(chǎng)中的傳播特性,從而用來(lái)改善聲化學(xué)反應(yīng)器中的聲場(chǎng)分布,消除駐波聲場(chǎng)。研究表明:(1)聲波通過(guò)渦流場(chǎng)后的偏轉(zhuǎn)方向與渦流場(chǎng)中的渦旋方向有關(guān),當(dāng)渦旋沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí),聲波在渦旋的作用下向下偏轉(zhuǎn);當(dāng)渦旋沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí),聲波向上偏轉(zhuǎn)。而且聲波的偏轉(zhuǎn)角度隨著馬赫數(shù)是增加而增大,最后被散射到各個(gè)方向上。(2)當(dāng)背景渦流場(chǎng)為反向旋轉(zhuǎn)渦對(duì)流場(chǎng)時(shí),渦流場(chǎng)對(duì)聲波的作用隨著入射角度的變化而變化。當(dāng)兩個(gè)渦旋相對(duì)于入射聲波來(lái)說(shuō)水平排列時(shí),反向旋轉(zhuǎn)渦對(duì)流場(chǎng)對(duì)聲波的散射作用最小;當(dāng)兩個(gè)渦旋相對(duì)于入射聲波來(lái)說(shuō)豎直排列時(shí),反向渦對(duì)流場(chǎng)對(duì)聲波的散射作用最大,在入射聲波方向指向性更明顯。而且當(dāng)上方的渦旋沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)而下方的渦旋沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí),兩個(gè)渦旋之間的聲壓會(huì)減小,兩個(gè)渦旋的上下部分聲壓會(huì)增加;當(dāng)上方的渦旋沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)而下方的渦旋沿逆時(shí)針?lè)较?兩個(gè)渦旋之間的聲壓相互疊加而增大,聲壓幅值也增加。(3)當(dāng)背景渦流場(chǎng)為同向旋轉(zhuǎn)渦對(duì)流場(chǎng)時(shí),渦流場(chǎng)對(duì)不同入射角度聲波的散射作用基本相同,不過(guò)和反向旋轉(zhuǎn)渦對(duì)相比,散射作用更強(qiáng)。而且同向旋轉(zhuǎn)渦對(duì)流場(chǎng)對(duì)聲波的散射作用隨著兩個(gè)渦旋之間距離的增大而逐漸減小。因此,我們可以通過(guò)增加聲化學(xué)反向器中的渦旋數(shù)量,使渦旋沿同一方向旋轉(zhuǎn)并垂直于入射波方向排列。從而將聲波散射到各個(gè)方向上,來(lái)消除駐波聲場(chǎng)。
【學(xué)位單位】：陜西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB51
【部分圖文】：

第２章聲擾動(dòng)方程逡逑本文中采用時(shí)域有限差分對(duì)聲擾動(dòng)方程進(jìn)行求解計(jì)算。在空間上我們采用交逡逑錯(cuò)網(wǎng)格的形式對(duì)聲擾動(dòng)方程進(jìn)行離散，如圖２－１所示：逡逑Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐？邋Ｉ逡逑ｚ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ逡逑Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐邐逡逑ｉ邐ｉ邐ｉ邐Ｉ邐ｉ邐＾邐ｕ逡逑．ｉｉｉｉｉ逡逑＿＿邋ｉ邐▲邐ｉ邐１邐ｉ＿＿逡逑ｙ＋＿邋＿＿了＿＿＿＿年＿＿＿＿「＿＿＿蘋＿＿＿丁—逡逑Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐ｖ逡逑．邐ｉ邐ｉ邐ｉ邐ｉ邐ｉ逡逑Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｗ邐ｎ逡逑Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐＾逡逑ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐邐逡逑ｙ邋－十一邐▲邐１邋—逡逑ｚ邐！邐！邐！邐！邐！逡逑．１邐．＾１邐．邋３逡逑，飛邐／邋＋邋ｉ邐ｉ邋＋邋１邋ｌ邋＋邋２逡逑圖２－１空間交錯(cuò)有限差分網(wǎng)格逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｓｐａｔｉａｌｌｙ邋ｓｔａｇｇｅｒｅｄ邋ｆｉｎｉｔｅ－ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ邋ｇｒｉｄ逡逑圖中黑色三角代表聲粒子速度；ｃ方向上的分量紅的三角代表聲粒子速度逡逑方向上的速度Ｖ，藍(lán)色圓形代表聲壓／？。它們的位置由／，＿／，：‘＋１／２，＿／邋＋邋１／２等逡逑進(jìn)行編號(hào)處理。式中的系數(shù)／ｒ，６可以儲(chǔ)存在聲ｐ壓節(jié)點(diǎn)處，流體速度％邋，邋％可逡逑以分別儲(chǔ)存在聲粒子速度Ｗ，ｖ節(jié)點(diǎn)處。逡逑采用空間交錯(cuò)網(wǎng)格的優(yōu)勢(shì)之一是可以非常方便的得到控制方程中許多偏導(dǎo)的逡逑中心差分格式。比如，聲壓Ｐ的空間導(dǎo)數(shù)是以：ｃ邋＝邋ｚ＿，ｙ邋＝邋為中心做差分近似，逡逑所以公式（２－５）中的偏導(dǎo)可以表示為以下差分格式：逡逑ｄｕ（ｉ

其他參數(shù)密度聲速0。＝３４０咐＂。首先模擬馬赫數(shù)Ｍ邋＝邋０的高斯脈沖逡逑的傳播。逡逑圖３－２為高斯脈沖在馬赫數(shù)Ｍ邋＝邋０的均勻流中傳播的波形圖。圖ａ表示時(shí)間步逡逑為４０時(shí)的高斯脈沖壓強(qiáng)圖。圖６表示時(shí)間步為４０時(shí)，高斯脈沖在ｘ軸上的聲壓逡逑值，其中藍(lán)色實(shí)線表示數(shù)值模擬的聲壓值，而紅色三角表示解析解，從圖中可以逡逑看出模擬聲壓值與解析解基本重合。圖ｃ表示時(shí)間步為１５０時(shí)的高斯脈沖壓強(qiáng)圖。逡逑圖Ｊ表示時(shí)間步為１５０時(shí)，高斯脈沖在ｘ軸上的聲壓值，同樣藍(lán)色實(shí)線表示數(shù)值逡逑２２逡逑

圖３－２不同時(shí)間下的高斯脈沖壓強(qiáng)逡逑Ｆｉｇ．３－２邋Ｔｈｅ邋ｐｒｅｓｓｕｒｅ邋ｐｕｌｓａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｇａｕｓｓｉａｎ邋ｐｕｌｓｅ邋ａｔ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｔｉｍｅｓ逡逑圖３－３為不同馬赫數(shù)均勻流場(chǎng)中的高斯脈沖傳播圖。圖ａ表示馬赫數(shù)Ｍ邋＝邋０，逡逑時(shí)間步為２００時(shí)的脈沖圖，圖中脈沖中心在原點(diǎn)處。圖６表示馬赫數(shù)Ｍ邋＝邋０．２，時(shí)逡逑間步為２００時(shí)的脈沖圖，此時(shí)圖中的脈沖中心己不再原點(diǎn)處，而是在均勻流的作逡逑用下向右移動(dòng)。圖ｃ表７Ｋ馬赫數(shù)Ａｆ＝０．４，時(shí)間步同樣為２００時(shí)的局斯脈沖圖。因逡逑為馬赫數(shù)的增大，圖中的高斯脈沖在相同的時(shí)間下向右移動(dòng)的距離也隨之增加，逡逑己經(jīng)接近右側(cè)的邊界處。圖ｃ／表示馬赫數(shù)Ｍ邋＝邋０．６，時(shí)間步為２００時(shí)的高斯脈沖圖。逡逑隨著馬赫數(shù)的進(jìn)一步增大，圖中的高斯脈沖向右移動(dòng)的距離也隨之增加，已經(jīng)到逡逑達(dá)右側(cè)的邊界處。模擬二維高斯脈沖在均勻流場(chǎng)中傳播也為后面模擬聲波在非均逡逑勻流場(chǎng)中的傳播提供了依據(jù)。逡逑２３逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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1 李曉東;江e

本文編號(hào)：2832118