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圆锥腔型Hartmann哨的声学性能的研究

贺龙  
【摘要】: 在声学研究中需要使用各种形式的发声器。气动声学面临的是高声压级和宽频带的研究环境,而气流发声器正是提供此类环境的最合适的声源。目前采用的气流发声器有Hartmann哨、旋涡哨、喷注边棱哨(簧片哨)、单孔喷注旋转阀和多孔喷注旋转阀等等。 虽然现在气动声源的应用已经非常多,但其发声机理的问题到现在仍然是一大难题。尤其是Hartmann哨已经在冶金(喷射雾化)、清灰、除尘、石油工业等方面得到了广泛的应用,但核心问题也是亟待解决的问题,如Hartmann哨的谐振腔在几种共振模式之间转换的机理问题,以及随之带来的共振腔工作的稳定性问题。由于问题本身的困难程度,到目前为止,它还没有得到彻底的解决。 在对Hartmann哨基于不同目的的改进中,圆锥腔型Hartmann哨是具有代表性的一种。现已作为火箭发动机点火器的一种被广泛应用,所以科研工作者更热衷于H-S腔的热效应的研究。虽然提出了圆锥腔型Hartmann哨和圆柱腔型Hartmann哨有相同的流场,但没有对其声特性做详细的研究,尤其是对小尺寸圆锥腔型Hartmann哨的声特性,所以小尺寸圆锥腔型Hartmann哨的声特性方面的文献资料很少。 在本论文中,首先对前人在该方面的理论和实验研究进行了总结和介绍,应用实验的方法对圆锥形谐振腔型的Hartmann哨的声学特性进行了分析和研究,最后对小尺寸的哈特曼哨和锥形腔型的Hartmann哨的声学特性进行对比,并结合其研究结果对其发声机理进行分析和探究。 概括起来主要有以下几项工作: 1、总结和介绍了Hartmann哨的研究进展和应用。 2、研究了哈特曼哨的发声机理,并设计了圆锥腔型Hartmann哨。 3、通过比较实验研究了小尺寸圆柱腔型Hartmann哨和圆锥腔型Hartmann哨的声学特性,圆柱腔型Hartmann哨和圆锥腔型Hartmann哨具有相似的声学特性。 4、研究了喷嘴前余压对圆锥腔型Hartmann哨的声特性的影响。频率和声压级随喷嘴前余压的增大而增大。并通过与线性理论比较得出,本文所讨论的实验不符合线性理论。 5、研究了共振腔锥度对圆锥腔型Hartmann哨的声特性的影响。频率随共振腔锥度的减小而增大,声压级随共振腔锥度的减小而减小。 6、研究了喷嘴到共振腔距离对圆锥腔型Hartmann哨的声特性的影响。喷嘴直径分别为2.4mm和2.2mm时,Hartmann哨工作在谐振态和准谐振态下时对应的喷嘴到共振腔距离2mm≤R≤3mm。 7、研究了喷嘴前流量对圆锥腔型Hartmann哨的声特性的影响,空气流量对Hartmann哨的声特性的影响与喷嘴前余压对Hartmann哨的声特性的影响相似。


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