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声悬浮高温小球轴向稳定性研究

声学学报 2024年第1期49卷 129-136页

作者：王晓振常钦吴鹏飞徐德龙王祥达张丽林伟军中国科学院声学研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 中国核电工程有限公司北京100840 乳源瑶族自治县东阳光实业发展有限公司韶关512721

针对驻波声悬浮高温小球的轴向稳定性,建立了声−热−流−重力场耦合的物理模型,采用有限元方法计算了高温小球周围空间的不均匀温度场和声场,分析了驻波声场中直径2 mm的氮化硅小球在300~2000 K温度区间的轴向悬浮稳定性,并通过常温下声... 详细信息

针对驻波声悬浮高温小球的轴向稳定性,建立了声−热−流−重力场耦合的物理模型,采用有限元方法计算了高温小球周围空间的不均匀温度场和声场,分析了驻波声场中直径2 mm的氮化硅小球在300~2000 K温度区间的轴向悬浮稳定性,并通过常温下声悬浮实验验证了仿真模型的准确性。结果表明在初始悬浮间距满足谐振并保持不变的条件下,随着悬浮小球的温度升高,小球的平衡位置降低,并且存在能保持稳定悬浮状态的温度最大值。在小球升温的过程中,通过反馈调节发射端−反射端间距和发射端激励电压,可以在一定程度上保持高温小球的轴向悬浮稳定性。

关键词：声悬浮高温小球非均匀温度场轴向稳定性

A numerical investigation of the acoustic mode waves in a deviated borehole penetrating a transversely isotropic formation

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Science China(Physics,Mechanics & Astronomy) 2015年第8期58卷 49-57页

作者： LIU Le lin weijun ZHANG HaiLan WANG XiuMing State Key Laboratory of Acoustics Institute of Acoustics Chinese Academy of Sciences

A 2.5-dimensional method in frequency wave-number domain is developed to investigate the mode waves in a deviated borehole penetrating a transversely isotropic formation. The phase velocity dispersion characteristics of the fast and slow flexural mode waves excited by a dipole source are computed accurately at various deviation angles for both hard and soft formations. The sensitivities of the flexural mode waves to all elastic constants in a transversely isotropic formation are calculated. Numerical results show that, for a soft formation, the fast flexural mode wave is dominated by c66 at high deviation angles and low frequencies, while the slow flexural mode wave is dominated by c44 at the same conditions. Waveforms in time domain are also presented to support the conclusions.

关键词： deviated borehole transverse isotropy acoustic mode waves dispersion curve sensitivity analysis

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基于环形阵列的肌骨超声高分辨率断层成像

仪器仪表学报 2024年第6期45卷 208-218页

作者：武小晴李玉冰苏畅蒋乐康林伟军中国科学院声学研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

超声断层成像技术因具有非侵入性、成本效益高、无辐射危害和设备便携等优势,正快速成为医学成像领域快速发展的焦点。然而,超声波在肌骨组织等声阻抗对比度较高的介质中传播时往往会产生复杂的散射现象,导致接收信号的波形畸变与幅度衰... 详细信息

超声断层成像技术因具有非侵入性、成本效益高、无辐射危害和设备便携等优势,正快速成为医学成像领域快速发展的焦点。然而,超声波在肌骨组织等声阻抗对比度较高的介质中传播时往往会产生复杂的散射现象,导致接收信号的波形畸变与幅度衰减,进而限制了超声断层成像的分辨率和精度。为此,采用环形阵列针对肌骨组织(包含数字体模和在体组织)进行了全矩阵数据采集,实现在大孔径条件下采集反射、透射、多次散射等多种模式的超声信号,然后运用多种算法重建目标截面的结构和参数图像。其中,延时叠加被用于对强反射界面的结构成像;渡越时间断层成像则有助于重建目标截面的低分辨率声速分布图像;而全波形反演则可在渡越时间断层成像的基础上,通过求解非线性反演问题生成更高分辨率的声速分布图像。通过仿真与实验测试,验证了结合渡越时间断层成像和多尺度频域全波形反演的方法,能够精确重建目标截面的不同组织成分,如皮肤、脂肪、肌肉和骨骼等,且分辨率达到0.4 mm。本文工作扩展了超声在医学成像领域的应用范围,对肌骨疾病的精确诊断具有重要的临床价值。

关键词：超声断层扫描仪医学超声肌骨成像全波形反演

基于SVMD-EWT的超声组织谐波成像算法研究

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仪器仪表学报 2024年第6期45卷 231-239页

作者：范淼淼赖宁磊晏张平林伟军刘晓宙南京大学声学研究所人工微结构科学与技术协同创新中心近代声学教育部重点实验室、南京大学南京210093 成都海克医疗设备有限公司成都610041 声场声信息国家重点实验室中国科学院声学研究所北京100190

针对超声组织谐波成像中宽带射频回波信号的谐波分离问题,提出了一种基于逐次变分模态分解(SVMD)和经验小波变换(EWT)的信号滤波算法,简称SVMD-EWT。其对信号进行逐次变分模态分解,收集窄带模态的中心频率。结合经验小波变换中自适应频... 详细信息

针对超声组织谐波成像中宽带射频回波信号的谐波分离问题,提出了一种基于逐次变分模态分解(SVMD)和经验小波变换(EWT)的信号滤波算法,简称SVMD-EWT。其对信号进行逐次变分模态分解,收集窄带模态的中心频率。结合经验小波变换中自适应频谱曲线局部极小值寻找方法对模态进行分类。将判定为基波成分与谐波成分相互混叠的模态的能量作为优化经验小波变换模态边界的参数,设计经验小波滤波器对超声射频回波信号做滤波处理。仿真和实验表明相比传统的人为给定截止频率的带通滤波器和将发射反相位信号得到的回波信号相加滤波的脉冲反转法,本文提出的方法具有更好的滤波性能和稳定性。带通滤波器和本文方法滤波后生成的乳腺肿瘤谐波B超图对比度分别为15.77 dB和20.78 dB。

关键词：组织谐波成像谐波分离变分模态分解经验小波变换

Reply to “Comment on ‘A numerical investigation of the acoustic mode waves in a deviated borehole penetrating a transversely isotropic formation' ”

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Science China(Physics,Mechanics & Astronomy) 2016年第8期59卷 91-92页

作者： Chang Su XiuMei Zhang weijun lin HaiLan Zhang XiuMing Wang State Key Laboratory of Acoustics Institute of Acoustics Chinese Academy of Sciences

We appreciate the comment from Horne,Miller and Wang on the paper‘A numerical investigation of the acoustic mode waves in a deviated borehole penetrating a transversely isotropic formation’by Liu et al.（2015）[1],for the opportunity to consider and clarify the group and phase velocity issue in sonic logging with a deviated borehole penetrating a VTI *** re-read the paper by Liu et al.[1]and did some numerical tests and analyses.

关键词： penetrating Comment on Reply to isotropic borehole sonic opportunity logging comment appreciate

NPR锚索对跨断层软岩大变形隧道控制技术研究

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隧道建设（中英文） 2024年第S01期44卷 113-123页

作者：陶志刚林伟军李勇孙滢滢熊弋文陈明亮中国矿业大学(北京)隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083

为探究NPR锚索对东马场跨断层软岩大变形隧道控制效果,首先对NPR锚索进行静力拉伸试验,验证其恒阻大变形的能力和具有良好的抵御外力的效果;随后开展NPR锚索对东马场隧道围岩变形控制的三维物理模型试验。试验现象和数据表明:在开挖过程... 详细信息

为探究NPR锚索对东马场跨断层软岩大变形隧道控制效果,首先对NPR锚索进行静力拉伸试验,验证其恒阻大变形的能力和具有良好的抵御外力的效果;随后开展NPR锚索对东马场隧道围岩变形控制的三维物理模型试验。试验现象和数据表明:在开挖过程中,隧道围岩也没有出现较大垮落和坍塌,NPR锚索对软岩隧道围岩有较好的支护效果。在加载完成后,NPR锚索对非断层处的隧道围岩最大位移约为14 mm,断层处的围岩最大位移约为21 mm,隧道区域所受应力分布的不规律性,导致隧道围岩出现挤压变形,位移曲线呈振荡状。在NPR锚索的支护下,围岩应力最大发生在左拱肩,围岩临空面3 cm处切应力最大(0.3 MPa),隧道未出现大规模的不对称破坏现象,隧道总体呈现出“小塌而不垮”,变形总体可控。

关键词：断层隧道软岩大变形 NPR锚索物理模型试验

Acoustic radiation force on a rigid cylinder near rigid corner boundaries exerted by a Gaussian beam field

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Chinese Physics B 2022年第4期31卷 373-380页

作者： Qin Chang Yuchen Zang weijun lin Chang Su Pengfei Wu Institute of Acoustics Chinese Academy of SciencesBeijing 100190China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China Beijing Deep Sea Drilling Measurement Engineering Technology Research Center Beijing 100190China

Acoustic manipulation is one of the well-known technologies of particle control and a top research in acoustic *** of acoustic radiation force on a particle nearby boundaries is one of the critical tasks,as it approximates realistic ***,it is quite difficult to solve the problem by theoretical method when the boundary conditions are *** this study,we present a finite element method numerical model for the acoustic radiation force exerting on a rigid cylindrical particle immersed in fluid near a rigid *** effects of the boundaries on acoustic radiation force of a rigid cylinder are analyzed with particular emphasis on the non-dimensional frequency and the distance from the center of cylinder to each *** results reveal that these parameters play important roles in acoustic manipulation for particle-nearby complicated rigid *** study verifies the feasibility of numerical analysis on the issue of acoustic radiation force calculation close to complex boundaries,which may provide a new idea on analyzing the acoustic particle manipulation in confined space.

关键词： acoustic radiation force finite element method Gaussian beam field acoustic manipulation

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椭球形气囊防撞性能及影响因素分析

武汉理工大学学报（交通科学与工程版） 2024年第5期48卷 873-877页

作者：苏醒林炜钧陈威潘晋李晓彬武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉430063

基于气囊优异的缓冲性能,设计了一种椭球形桥墩防船撞气囊,采用LS-DYNA软件分析了该气囊的防护变形以及能量耗散过程.结果表明:在该气囊的防护下,桥墩受力减小了64.66%,撞击作用时程延长了330.95%,气囊以泄气形式耗散的撞击能量达船舶... 详细信息

基于气囊优异的缓冲性能,设计了一种椭球形桥墩防船撞气囊,采用LS-DYNA软件分析了该气囊的防护变形以及能量耗散过程.结果表明:在该气囊的防护下,桥墩受力减小了64.66%,撞击作用时程延长了330.95%,气囊以泄气形式耗散的撞击能量达船舶初始动能的61.33%,对船舶与桥墩均具有显著的防护性能,其自身又可泄气恢复初始状态,达到桥墩、船舶、防撞装置的“三不坏”.对该气囊布设过程中影响气囊防护性能的初始内压、排气阈值、以及排气孔面积三个参数进行分析,给出了最佳初始内压区间、最佳排气阈值、以及最佳排气孔面积区间.

关键词：船桥碰撞气囊防撞装置防护性能

Acoustic radiation torque on a spheroidal droplet in standing Bessel beams

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Chinese Journal of Acoustics 2021年第4期40卷 566-582页

作者： ZANG Yuchen lin weijun SU Chang WU Pengfei Institute of Acoustics Chinese Academy of SciencesBeijing 100190 University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049

In the actual acoustic manipulation,a droplet often takes the shape of a spheroid due to the combined effects of the acoustic radiation force,surface tension and gravitational force,which can be rotated by the torque in helicoidal sound *** on the sound scattering theory,the scattering coefficients of a spheroidal droplet in standing Bessel beams are solved using the partial-wave series expansion method,and the analytical expression of the acoustic radiation torque is also *** this basis,the results for both the incompressible and the compressible spheroidal droplets are calculated *** simulated results show that the acoustic radiation torque on the incompressible droplet is more closely related to the half-cone angle of the beam,while the torque on the compressible droplet is more dependent on specific *** growth of the beam order will increase the peaks of the acoustic radiation torque,but it is difficult to obtain an obvious radiation torque for compressible droplets at low and medium *** results of this study are expected to provide a theoretical guide for manipulating droplets using helicoidal acoustic beams.

关键词： Bessel compressible beam