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航空发动机钛合金声衬热振响应特性

航空动力学报 2024年第1期39卷 81-89页

作者：王晨李颖霍施宇由于尚一博李斌空军工程大学基础部西安710051 中国航空工业集团有限公司中国飞机强度研究所西安710065

针对高温振动环境下钛合金声衬动响应变化规律及疲劳失效问题,以仿真分析和试验相结合的方法开展钛合金声衬高温环境下的振动特性研究。研究结果表明:200℃下钛合金声衬1阶固有频率计算结果和试验值吻合较好,误差在8%以内。在40g振动激... 详细信息

针对高温振动环境下钛合金声衬动响应变化规律及疲劳失效问题,以仿真分析和试验相结合的方法开展钛合金声衬高温环境下的振动特性研究。研究结果表明:200℃下钛合金声衬1阶固有频率计算结果和试验值吻合较好,误差在8%以内。在40g振动激励下,通过对比仿真结果与试验结果发现速度响应的误差在26%以内,验证了仿真分析方法的可用性与准确性。使用该数值方法计算了热振环境下声衬的应力分布,发现声衬应力最大位置出现在蜂窝芯上,面板的应力水平整体相对较低;随着蜂窝芯高度和厚度的增大,声衬的应力水平会下降,而声衬的应力水平会随着面板厚度得增大而升高;孔径的大小对声衬强度影响可以忽略。

关键词：钛合金声衬蜂窝芯穿孔板热振试验强度设计

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植物导管中穿孔板的流体力学建模与流阻分析

森林工程 2022年第5期38卷 93-103页

作者：刘九庆谢力东北林业大学机电工程学院哈尔滨150040

为研究植物木质部导管中穿孔板的几何结构对于水分传输的影响问题,建立不同类型穿孔板的模型,该研究结合伯努利方程,采用计算流体力学的方法,对带有不同几何结构穿孔板的导管的内部流场进行数值模拟,分析导管两端压降、水力传导率和穿... 详细信息

为研究植物木质部导管中穿孔板的几何结构对于水分传输的影响问题,建立不同类型穿孔板的模型,该研究结合伯努利方程,采用计算流体力学的方法,对带有不同几何结构穿孔板的导管的内部流场进行数值模拟,分析导管两端压降、水力传导率和穿孔板的当量长度与穿孔板的类型、等效面积比、孔数、倾斜角度和导管的内径之间的关系。结果表明,对于特定的穿孔板模型,当其他参数一致时,相比于单穿孔板,买麻藤状穿孔板的当量长度大15.01%,导管两端压降高3.92%;网状穿孔板的当量长度大112.76%,导管两端压降高29.43%;梯状穿孔板的当量长度大148.70%,导管两端压降高38.81%;麻黄状穿孔板的当量长度大205.70%,导管两端压降高53.68%。对于这5种类型的穿孔板,更大的等效面积比、更多的孔数、更小的倾斜角和更大的导管内径,意味着导管两端压降更大,穿孔板的当量长度更大。当穿孔板的孔数一定,其他参数一致时,导管的水力传导率与导管内径成正比,穿孔板所在导管的水力传导率由大到小顺序为:无穿孔板、单穿孔板、买麻藤状穿孔板、网状穿孔板、梯状穿孔板、麻黄状穿孔板。本研究成果为深入研究植物木质部水分传输特性提供理论依据。

关键词：木质部导管穿孔板伯努利方程水分运输当量长度水力传导率

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穿孔板空气薄膜阻尼结构隔声特性

科学技术与工程 2022年第2期22卷 511-517页

作者：张超黑晓涛廖青杨光友周明刚湖北工业大学农机工程研究设计院武汉430068 湖北省农机装备智能化工程技术研究中心武汉430068

为了提高空气薄膜阻尼结构中低频段隔声性能,提出了采用复合穿孔结构的空气薄膜阻尼结构,即穿孔板空气薄膜阻尼结构。首先,利用有限元统计能量(finite element-statistical energy analysis,FE-SEA)混合法构建了空气薄膜阻尼结构的数值... 详细信息

为了提高空气薄膜阻尼结构中低频段隔声性能,提出了采用复合穿孔结构的空气薄膜阻尼结构,即穿孔板空气薄膜阻尼结构。首先,利用有限元统计能量(finite element-statistical energy analysis,FE-SEA)混合法构建了空气薄膜阻尼结构的数值模型,并与实验结果进行了对比,验证了模型的有效性。在此基础上,研究了穿孔板空气薄膜阻尼结构孔的位置、穿孔率、孔径及孔的形状和排布方式等结构参数对其隔声性能的影响。研究结果表明,在附加板上穿孔使空气薄膜阻尼的隔声性能有明显提升,而基板上穿孔其隔声性能改善效果不佳。并且穿孔率和孔径是影响隔声性能的重要因素,而孔的形状和排列对隔声性能影响不大。此结构为中低频段空气薄膜阻尼隔声结构设计提供了依据,具有重要的工程应用价值。

关键词：空气薄膜阻尼穿孔板隔声性能有限元统计能量(FE-SEA)

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穿孔板入水砰击水动力特性数值研究

穿孔板入水砰击水动力特性数值研究

作者：高晟馨哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

近年来随着科技的发展,人们对海洋的认识不断加深,距离陆地更远的海洋资源被陆续发现与开发。相比于浅海,深远海作业需要更高的安全标准以应对复杂且恶劣的海况。其中就包括海洋结构物构在飞溅区域内下降与安装作业。在安装过程中,如果... 详细信息

近年来随着科技的发展,人们对海洋的认识不断加深,距离陆地更远的海洋资源被陆续发现与开发。相比于浅海,深远海作业需要更高的安全标准以应对复杂且恶劣的海况。其中就包括海洋结构物构在飞溅区域内下降与安装作业。在安装过程中,如果结构入水短时间内砰击载荷大于结构物在空气中的自重,就会出现结构失重现象。这种巨大的冲击力将导致缆索松弛,使结构物处于自由落体状态,最终导致更加猛烈的撞击,甚至会对结构物造成损害。本文旨在对海洋工程中常见的平板与穿孔板类结构物在不同海况下的入水砰击问题进行研究,并对砰击中出现的气垫演化过程与其对砰击载荷的影响进行重点分析,为深远海结构物的设计和海上安装作业标准提供理论依据。论文首先阐述了二维楔形和平板结构入水理论,以及计算流体力学控制方程、VOF模型以及DFBI模型等理论方法。其次,采用数值模拟方法对平板在静水中的砰击过程进行数值仿真,并将结果与试验结果进行对比来验证数值仿真方法的可靠性。之后,数值模拟了穿孔板入水过程,并对砰击载荷峰值与气垫演化特性进行分析,分析了入水速度(板的初始高度)以及穿孔率等参数对砰击载荷的影响,随后对气体可压缩性在砰击载荷数值仿真过程中的重要性进行说明。此外,文章对结构物砰击过程中出现的负压现象进行了讨论。最后,文章分析了波浪对自由落体入水结构物的砰击载荷与气垫演化产生的影响。

关键词：穿孔板砰击空气垫数值模拟

穿孔板提升渗透汽化膜组件传质效率的模拟研究

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穿孔板提升渗透汽化膜组件传质效率的模拟研究

作者：胡传智武汉科技大学

学位级别：硕士

化工生产所消耗的能源一部分来源于原料提纯,渗透汽化膜分离技术通过克服热力学汽液平衡的限制,以节能环保、高分离性等优点被化工等行业广泛应用。渗透汽化过程中所独有的相变与真空条件对膜组件结构提出更高的要求。本文使用计算流体... 详细信息

化工生产所消耗的能源一部分来源于原料提纯,渗透汽化膜分离技术通过克服热力学汽液平衡的限制,以节能环保、高分离性等优点被化工等行业广泛应用。渗透汽化过程中所独有的相变与真空条件对膜组件结构提出更高的要求。本文使用计算流体力学对不同的膜组件内部流场进行分析,开展穿孔板提升渗透汽化膜组件传质效率的模拟研究。主要研究结论如下:(1)使用对流扩散法对不同的管式膜组件进行二维与三维模拟,研究插入穿孔板前后流场内部变化及传质影响。在单管膜组件中,穿孔板通过提升局部区域流速,降低边界层厚度来提升传质系数,在不同进料速度下,液相传质系数均提高15%。在多管膜组件中,穿孔板通过减缓捷流现象,使得流体流动分布相对均匀,增强了渗透组分的物质交换过程,从而提高多管膜组件的渗透性能。在进料流速0.0001 m/s的条件下,穿孔通道的渗透性能提升了约50%。(2)对工业设计下的两种多管膜组件进行三维模拟,研究了插入轴向与径向穿孔板前后膜组件内部流场变化。两种穿孔板均能将逸散的流体重新汇聚并定向分配至穿孔区域,一方面提高了膜表面流速,增强了局部传质;另一方面减少了流动死区,整体上实现膜组件内部的均匀分配。当径向折流板的切割度为40 mm、轴向穿孔板为交错分布、轴向穿孔板穿孔直径为15 mm时膜组件内部流动均匀性最好,传质效率最佳。此外,对不同条件下膜组件高度进行模拟,穿孔板所导致的流场均匀性和传质的提升效果均能得到保证。(3)对工业设计下的中空纤维膜进行三维模拟,研究了插入径向穿孔板前后膜组件内部流场变化。穿孔板将逸散的流体重新汇聚并定向分配至穿孔区域,并以高流速与中空纤维膜单元充分地接触。相较于没有挡板的膜组件,膜表面流速和膜壁面剪切力分别提高3.8倍与1.5倍。此外,在填充密度提升1.4倍的条件下,流场均匀性和传质的提升效果均能得到保证,在工业生产中具有更广泛的应用。

关键词：计算流体力学穿孔板膜组件渗透汽化传质效率

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穿孔板的声学厚度修正

声学学报 2008年第4期33卷 327-333页

作者：康钟绪季振林哈尔滨工程大学动力与能源工程学院哈尔滨150001

使用有限元法计算穿孔板的声学厚度修正系数,研究穿孔率、穿孔板厚度、孔径和穿孔排列形式对声学厚度的影响,获得了穿孔率低于40%的穿孔板的声学厚度修正系数。计算结果表明:穿孔板厚度、孔径和排列形式对声学厚度的影响不大;穿孔率对... 详细信息

使用有限元法计算穿孔板的声学厚度修正系数,研究穿孔率、穿孔板厚度、孔径和穿孔排列形式对声学厚度的影响,获得了穿孔率低于40%的穿孔板的声学厚度修正系数。计算结果表明:穿孔板厚度、孔径和排列形式对声学厚度的影响不大;穿孔率对声学厚度影响很大。基于数值计算结果给出了声学厚度修正系数的近似表达式,利用由该表达式形成的穿孔声阻抗公式计算了穿孔管消声器的传递损失,计算结果与实验结果吻合良好,从而验证了应用该表达式预测穿孔管消声器消声性能的准确性。

关键词：穿孔板厚度声学近似表达式计算结果修正系数排列形式有限元法

基于多孔材料与穿孔板的层状结构声学特性研究

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基于多孔材料与穿孔板的层状结构声学特性研究

作者：付强武汉工程大学

学位级别：硕士

工业生产和交通运输制造了大量的噪声污染,长期生活在噪声污染中的人们,身体和心理健康会受到损伤,经过积累会留下不可逆的病症。多孔材料和穿孔板可以有效吸收噪声,多孔材料在中高频吸声有优势,密度小且成本低,穿孔板在低中频有吸声优... 详细信息

工业生产和交通运输制造了大量的噪声污染,长期生活在噪声污染中的人们,身体和心理健康会受到损伤,经过积累会留下不可逆的病症。多孔材料和穿孔板可以有效吸收噪声,多孔材料在中高频吸声有优势,密度小且成本低,穿孔板在低中频有吸声优势,具有结构强度高和可在恶劣环境使用的优点。多孔材料与穿孔板的合理组合能提高低频和中频吸声效果,扩大吸声带宽。文本采用数值模拟方法对多孔材料和多孔材料/穿孔板组合结构的声学特性进行了探究,并通过与实测结果的对比验证仿真方法的可靠性和准确性。主要内容如下:(1)基于三聚氰胺泡沫的微观形貌图,利用统计学方法构建出代表三聚氰胺泡沫微观结构的周期性单元模型。通过建立几何计算模型、粘性流动和惯性流动问题求解方法,获取多孔材料的五个基本声学参数(孔隙率、热特征长度、流阻率、曲折度、粘性特征长度),基于JCA(Johnson-Champoux-Allard)模型进行二维声场数值模拟得出吸声系数。采用阻抗管法测试实际吸声系数,与数值模拟结果具有高度的契合性,证明了基于数值模拟方法通过微观结构预测吸声系数方法的可靠性。另外分析散射声场分布发现,提高厚度使500 Hz的散射声场强度小幅降低,使2000 Hz的散射声场强度大幅降低,说明增加厚度更能提高中频吸声系数。(2)建立了穿孔板/三聚氰胺泡沫组合结构的有限元模型,基于“热粘性声学”和“多孔介质声学”模块,全面研究了影响组合结构声学特性的八个基本因素。结果表明,较小的穿孔率、较大的孔径和厚度有利于组合结构的低频吸声,较大的穿孔率、较小的孔径和厚度有利于组合结构的中频吸声。曲折度和热特性长度对结果影响不大。对L型-穿孔板(低频吸声穿孔板),较大的孔隙率、流阻率和较小的粘性特征长度有利于低频吸声,较小的孔隙率和较大的流阻率、粘性特征长度增加了中频吸声的优势。对M型-穿孔板(中频吸声穿孔板),较大的孔隙率、流阻率和较小的粘性特征长度同时有利于低频和中频吸声。另外,吸声系数的实测与数值模拟结果进行了对比。(3)建立了双层穿孔板组合结构有限元模型,并基于“内部穿孔板”和“多孔介质声学”模块分析了散射声场分布。随着频率由低频到中高频,声能耗散区域由外层穿孔板向内层穿孔板转移,这是由于短波长只需要小共振腔。外层多孔材能提高吸声效果,主要是因为声波在内外层穿孔板间反复反射,增加了声能耗散,而内层多孔材料则是提高组合结构的声阻抗来产生效果。另外,制备了四种转移阻抗的穿孔板(转移阻抗由小到大排列为PP1穿孔板、空腔(AIR)和三聚氰胺泡沫(MF)不同组合方式对组合结构声学特性的影响。层间完全填充多孔材料的双层组合中,组合12(PP4+MF+PP3+MF)的αL(低频平均吸声系数)最高,为0.49,相比于双层多孔材料0.2,提高了145.0%。组合6(PP2+MF+PP4+MF)的αM(中频平均吸声系数)最高,为0.89,相比于双层多孔材料的0.76,提高了17.1%。有空腔的双层组合中,组合17(PP4+MF+PP2+AIR)的αL最高,为0.40,比双层多孔材料提高50.0%,组合20(PP2+AIR+PP4+MF)的αM最高,为0.86,比双层多孔材料提高13.2%。将组合结构增加到三层,在315 Hz以下的极低频段组合22(PP4+PP2+PP1)吸声系数最高。而低频段,三层组合结构的αL都为0.60,相比于三层多孔材料的0.31,提高了93.5%。证明了合理的层状组合结构能显著提高低频吸声性能。

关键词：三聚氰胺泡沫穿孔板层状结构有限元模型声学特性

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穿孔板吸声结构的吸声性能及其应用

中国机械工程 2007年第7期18卷 778-780页

作者：左言言周晋花刘海波洪建海江苏大学镇江212013

对穿孔板吸声结构的声学特性进行了理论分析与计算。讨论了穿孔板吸声结构的共振吸声原理,基于对穿孔板吸声结构声阻抗的讨论,分析了穿孔率、空腔深度、板厚、孔径等参数对吸声性能的影响,为穿孔板吸声结构的工程应用提供了依据。针对... 详细信息

对穿孔板吸声结构的声学特性进行了理论分析与计算。讨论了穿孔板吸声结构的共振吸声原理,基于对穿孔板吸声结构声阻抗的讨论,分析了穿孔率、空腔深度、板厚、孔径等参数对吸声性能的影响,为穿孔板吸声结构的工程应用提供了依据。针对某工程机械风冷系统噪声突出这一现象,专门为风冷系统设计了穿孔板吸声结构,大幅度降低了该机风冷系统的噪声,也使该机的驾驶环境噪声得到了有效控制。

关键词：穿孔板吸声结构声学特性噪声控制

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掠过流作用下穿孔板的声阻抗

声学学报 2011年第1期36卷 51-59页

作者：康钟绪季振林连小珉郑四发清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084 哈尔滨工程大学动力与能源工程学院哈尔滨150001

应用三维时域数值方法研究掠过流对穿孔板声阻抗的影响。建立了掠过流作用下穿孔板声阻抗计算的计算流体动力学(CFD)模型,通过时域计算得到掠过流作用下穿孔板的声阻抗,分析结构参数和掠过流马赫数对穿孔板声阻抗的影响。根据计算结果... 详细信息

应用三维时域数值方法研究掠过流对穿孔板声阻抗的影响。建立了掠过流作用下穿孔板声阻抗计算的计算流体动力学(CFD)模型,通过时域计算得到掠过流作用下穿孔板的声阻抗,分析结构参数和掠过流马赫数对穿孔板声阻抗的影响。根据计算结果拟合掠过流作用下穿孔板声阻抗的近似表达式,利用获得的穿孔声阻抗新公式预测穿孔管消声器的传递损失,数值预测和实验结果吻合良好。计算结果表明,掠过流对穿孔板的声阻抗和穿孔管消声器的消声性能有明显影响。

关键词：穿孔板声阻抗过流计算流体动力学时域计算计算结果数值预测近似表达式