發(fā)布時間：2021-11-24 11:41

　　隨著聲波法測量技術(shù)在工業(yè)電廠中的廣泛應(yīng)用,如何準(zhǔn)確測量聲在待測區(qū)域內(nèi)的傳播時間成為了該技術(shù)的關(guān)鍵所在。而工業(yè)電廠中復(fù)雜多變的壁環(huán)境會影響聲傳播時間及傳播路徑,從而降低聲波法測量技術(shù)的精度。本文基于聲傳播特性針對無限壁面以及顆粒堆積介質(zhì)這兩種電廠中常見的壁環(huán)境展開研究。首先根據(jù)聲的運動方程、連續(xù)性方程、狀態(tài)方程以及固體介質(zhì)胡克定律推導(dǎo)出聲在氣體和固體中的波動方程,引入了顆粒介質(zhì)中的聲散射場以及散射衰減系數(shù)。并采用信號互相關(guān)算法計算相應(yīng)的聲傳播時間,基于COMSOL Multiphysics有限元模擬軟件建立壁面和顆粒堆積介質(zhì)的聲傳播模型進(jìn)行仿真計算,通過Lab VIEW虛擬開發(fā)軟件聯(lián)立上位機(jī)和下位機(jī)硬件系統(tǒng),搭建了冷態(tài)壁和顆粒堆積填充體實驗平臺,對模擬結(jié)果進(jìn)行驗證,得到了如下的結(jié)論:（1）不同的聲源條件如聲源類型、聲源與壁面的相對位置、脈沖聲源的持續(xù)時間以及聲源與壁面的距離均不對聲在壁面附近的聲傳播速度產(chǎn)生影響。（2）壁面附近聲速分布呈“勺子底”型,且對于聲存在頻散效應(yīng)。不同頻率的聲在壁面附近存在不同的聲速分布,頻率越高,聲速最大值越小,最小值越大,“勺子底”越“淺”。聲速最大值始終處于... 

【文章來源】：鄭州大學(xué)河南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

顆粒堆積介質(zhì)的CFD模型[57]

2聲在壁面附近的傳播特征112聲在壁面附近的傳播特征目前聲波法測量技術(shù)在火力發(fā)電廠中得到了廣泛應(yīng)用，如聲波法測量爐內(nèi)溫度場，流場，聲波法對于兩相流顆粒介質(zhì)的監(jiān)測等。這些方法主要是針對于聲波在待測區(qū)域內(nèi)傳播時間的測量，而無限壁面及顆粒堆積介質(zhì)作為兩種常見的壁面環(huán)境，對于傳播時間的測量起到一定的干擾作用，研究聲波在無限壁面附近及顆粒堆積介質(zhì)中的傳播特性顯得尤為關(guān)鍵。本章將基于聲波的基本性質(zhì)，結(jié)合冷態(tài)環(huán)境中硬壁面邊界條件，對聲波在無限壁面附近和顆粒堆積介質(zhì)中的傳播特性開展研究。2.1聲的物理性質(zhì)假設(shè)介質(zhì)流體連續(xù)，無粘性損耗，聲波壓力始終垂直作用于介質(zhì)微團(tuán)表面，介質(zhì)微團(tuán)具有彈性和質(zhì)量，介質(zhì)微團(tuán)如圖2.1�；谏鲜黾僭O(shè)，聲波在介質(zhì)中傳播遵循質(zhì)量守恒定律，熱力學(xué)關(guān)系以及牛頓第二定律，利用這些定律探討聲壓、密度變化量以及質(zhì)點振動速度等變量的關(guān)系，流體介質(zhì)各點的壓力P、密度ρg及質(zhì)點振動速度u在任意時刻表達(dá)式如式（2.1）�？傻玫铰暡ǖ倪B續(xù)性方程，狀態(tài)方程，運動方程，對三類方程進(jìn)行聯(lián)立求解得到聲波的波動方程。uuuPpPgg000（2.1）其中，P0、ρg0、u0分別為初始壓力、密度及質(zhì)點振動速度；p、ρ"、u"為聲壓、密度及質(zhì)點振動速度變化量。圖2.1氣體介質(zhì)微元體

2聲在壁面附近的傳播特征18max=0;c=1E-06;fori=1:Mr(i)=0;fenmu1(i)=0;fenmu2(i)=0;fenmu(i)=0fork=1:(N－M)r(i)=r(i)+xa(k+delta).*ya(k+i).+delta);fenmu1(i)=fenmul(i)+xa(k*delta).^2;fenmu2(i)=fenmu2(i)+ya((k+i)*delta).^2;endfenmu(i)=sqrt(fenmu1(i)/N)*sqrt(fenmu2(i)/N);rr(i)=r(i)/fenmu(i);ifrr(i)＞=maxmax=rr(i);id=i.end...2.3聲在無限壁面附近的傳播特性本章前半部分對聲在空間中傳播的基本性質(zhì)進(jìn)行了詳細(xì)的研究，目前常用的聲波動方程，均假設(shè)為小振幅波動，忽略了密度，聲壓以及質(zhì)點振動速度的非線性變化量。而聲在無限壁面附近傳播時，與壁面距離較小的空間點在某一時間點同時接收到入射聲和反射聲，聲產(chǎn)生疊加效應(yīng)，導(dǎo)致質(zhì)點位移和質(zhì)點振動速度增大，使得聲物理量如質(zhì)點振動速度、聲壓變化量等無法忽略。（1）（2）圖2.2聲入射壁面時與反射波疊加的情況[68]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]聲波法測量爐膛四角切圓速度場重建仿真[J]. 王亮,范鵬,沈國清.  熱能動力工程. 2018(06)
[2]聲波法測量爐內(nèi)溫度場有限元模擬研究[J]. 李言欽,姬會東,周俊杰,曹海亮,鐘委,周懷春.  動力工程學(xué)報. 2014(11)
[3]高濃度納米顆粒懸浮液粒徑的超聲在線測量方法研究[J]. 胡邊,蘇明旭,蔡小舒.  高校化學(xué)工程學(xué)報. 2014(04)
[4]基于LabVIEW聲速測量系統(tǒng)研究聲速與溫濕度的關(guān)系[J]. 管婉青,郭明俊,劉堯,張祥雪.  物理實驗. 2013(08)
[5]兩個硬邊界附近的聲流的數(shù)值計算(英文)[J]. 張穎,劉曉宙,龔秀芬.  南京大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2012(05)
[6]顆粒介質(zhì)中的粘滯系數(shù)[J]. 錢祖文.  物理學(xué)報. 2012(13)
[7]基于先驗知識的爐內(nèi)速度場聲波法測量研究[J]. 李言欽,陳世英,周懷春,張引弟,秦建偉.  動力工程學(xué)報. 2012(04)
[8]完全匹配層吸收邊界條件研究[J]. 陳可洋.  石油物探. 2010(05)
[9]四角切圓爐內(nèi)空氣動力特性的聲學(xué)測量試驗[J]. 張引弟,陳世英,李言欽,周懷春.  華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2009(12)
[10]氣固兩相流介質(zhì)中聲衰減測量方法研究[J]. 安連鎖,楊文澤,武國紅,盧曉,劉銘媛,姜根山.  聲學(xué)技術(shù). 2009(01)

博士論文
[1]聲波作用下爐內(nèi)煤顆粒的動力學(xué)特性研究[D]. 許偉龍.華北電力大學(xué)(北京) 2018
[2]聲波法檢測爐內(nèi)氣體速度場冷態(tài)實驗研究[D]. 李言欽.華中科技大學(xué) 2006

碩士論文
[1]BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于聲波法爐內(nèi)切圓流場監(jiān)測的實驗研究[D]. 周紅新.華中科技大學(xué) 2005



本文編號：3515902