干式超声清洗头空腔结构声模态特性数值模拟

作     者：赵章焰 王煜 李维东 王国贤 ZHAO Zhangyan;WANG Yu;LI Weidong;WANG Guoxian

作者机构：武汉理工大学交通与物流工程学院武汉430063 跨流域空气动力学重点实验室(中国空气动力研究与发展中心)四川绵阳621000 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所四川绵阳621000 

出 版 物：《哈尔滨工业大学学报》 (Journal of Harbin Institute of Technology)

年 卷 期：2023年第55卷第12期

页      面：141-150页

核心收录：

学科分类：07[理学] 08[工学] 070206[理学-声学] 0802[工学-机械工程] 0702[理学-物理学] 

主　　题：干式超声清洗 CFD 流激振荡 超声波 空腔结构 

摘      要：为研究干式超声波清洗头空腔结构的流场和声场特性,根据干式超声清洗头的超声波发声机理设计了通过流体间流体力学相互作用发声的3 mm腔体(小腔体)结构和通过流体与声学模态共振相互作用发声的10 mm腔体(大腔体)结构,采用计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)方法对所设计的方腔展开数值研究。结果表明:两结构有着相似的流场特性,相同压力条件下小腔体的流激振荡更激烈;腔体内最大流速随压力的增大而增大,最大流速的增长率随压力增大而减小,不同的腔体在相同压力条件下最大速度、最大速度的增长率相近;两种结构均能产生超声波,其超声波发声机理与腔体尺寸相关,发声机理与预测值相符。研究表明,针对干式超声波清洗头的流道结构设计并不局限于流体间流体力学相互作用发声的小腔体,大腔体同样可以产生强烈高频超声波,这为干式超声波清洗头的结构设计提供参考。