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液体材料超声处理过程中声场和流场的分布规律研究

吴文华 翟薇 胡海豹 魏炳波

液体材料超声处理过程中声场和流场的分布规律研究

吴文华, 翟薇, 胡海豹, 魏炳波
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  • 针对合金熔体等液体材料的超声处理过程,选取水作为透明模型材料,采用数值模拟计算和示踪粒子实验方法,研究了20和490 kHz两种频率超声作用下水中的声场和流场分布.结果表明,增大变幅杆半径能够提高水中声压水平,扩大空化效应的发生区域.当超声频率为20 kHz时,水中声压最大值出现在超声变幅杆下端面处,且声压沿传播距离的增大而显著减小.如果超声频率增加至490 kHz,水中的声压级相比于20 kHz时明显提高,且声压沿着超声传播方向呈现出周期性振荡特征.两种频率超声作用下水中的流场呈现相似的分布特征,且平均流速均随着变幅杆半径增大表现出先升高后降低的趋势.变幅杆半径相同时,20 kHz频率超声作用下水中的平均流速高于490 kHz频率超声.采用示踪粒子图像测速技术实时观察和测定了水中的流速分布,发现其与计算结果基本一致.
      通信作者: 翟薇, zhaiwei322@nwpu.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:51327901,51571164)、陕西省科技新星项目(批准号:2016KJXX-85)和陕西省科技统筹创新工程重点实验室项目资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-01-27
  • 修回日期:  2017-07-15
  • 刊出日期:  2017-10-05

液体材料超声处理过程中声场和流场的分布规律研究

  • 1. 西北工业大学理学院, 西安 710072;
  • 2. 西北工业大学航海学院, 西安 710072
  • 通信作者: 翟薇, zhaiwei322@nwpu.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:51327901,51571164)、陕西省科技新星项目(批准号:2016KJXX-85)和陕西省科技统筹创新工程重点实验室项目资助的课题.

摘要: 针对合金熔体等液体材料的超声处理过程,选取水作为透明模型材料,采用数值模拟计算和示踪粒子实验方法,研究了20和490 kHz两种频率超声作用下水中的声场和流场分布.结果表明,增大变幅杆半径能够提高水中声压水平,扩大空化效应的发生区域.当超声频率为20 kHz时,水中声压最大值出现在超声变幅杆下端面处,且声压沿传播距离的增大而显著减小.如果超声频率增加至490 kHz,水中的声压级相比于20 kHz时明显提高,且声压沿着超声传播方向呈现出周期性振荡特征.两种频率超声作用下水中的流场呈现相似的分布特征,且平均流速均随着变幅杆半径增大表现出先升高后降低的趋势.变幅杆半径相同时,20 kHz频率超声作用下水中的平均流速高于490 kHz频率超声.采用示踪粒子图像测速技术实时观察和测定了水中的流速分布,发现其与计算结果基本一致.

English Abstract

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