本文關(guān)鍵詞：多極駐波聲場(chǎng)對(duì)微顆粒遷移影響的理論與實(shí)驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 微顆粒 Helmholtz聲源 駐波 聲學(xué)操縱 煙氣分離

【摘要】：空氣中的懸浮微顆粒是引起大氣污染的主要原因,對(duì)自然環(huán)境和人類健康形成威脅。傳統(tǒng)的除塵降塵手段主要針對(duì)大粒徑顆粒；而對(duì)于微顆粒的分離技術(shù)還處于逐步探索階段。在關(guān)于聲波顆粒處理的研究中,聲波特別是駐波對(duì)微顆粒的遷移行為具有良好的操縱性,可實(shí)現(xiàn)顆粒的聚集和分離�；诼暡▽�(duì)微顆粒的操縱理念,設(shè)計(jì)并制作了一種多極駐波顆粒分離裝置,探究裝置的聲學(xué)特性以及裝置對(duì)大量微顆粒的分離效果。聲波操縱微顆粒的核心在于構(gòu)造一定聲強(qiáng)梯度和形態(tài)分布的聲場(chǎng)。實(shí)驗(yàn)裝置的主要部件包括Helmholtz聲源和平面回音腔。信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的交流電信號(hào)經(jīng)功率放大器初步放大后進(jìn)入Helmholtz聲源,Helmholtz聲源將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為高強(qiáng)度的聲信號(hào)并向平面回音腔內(nèi)輻射。相同的多束聲波在平面回音腔內(nèi)疊加形成多極駐波復(fù)合聲場(chǎng)。該聲場(chǎng)對(duì)其中懸浮顆粒產(chǎn)生遷移操縱作用,使大量微顆粒在聲場(chǎng)聲強(qiáng)密度梯度的作用下發(fā)生聚散遷移,最終實(shí)現(xiàn)混雜在空氣中微顆粒的分離。通過(guò)對(duì)多極駐波顆粒分離裝置的分析,建立了Helmholtz聲源和平面回音腔的物理模型,分析了裝置的聲學(xué)特性以及裝置對(duì)微顆粒的遷移。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：Helmholtz聲源中,揚(yáng)聲器和Helmholtz共振器的相互作用決定著Helmholtz聲源的等效電／聲阻抗,并影響Helmholtz聲源的兩端電壓、輸出聲壓和電聲轉(zhuǎn)換效率；揚(yáng)聲器膜的諧振以及Helmholtz共振器的共振可以增強(qiáng)Helmholtz聲源發(fā)射聲波信號(hào)。一定條件下,Helmholtz共振器的共振提高了Helmholtz聲源的電聲轉(zhuǎn)換效率。在與單獨(dú)揚(yáng)聲器的聲學(xué)特性對(duì)比實(shí)驗(yàn)中,電阻為6.5Ω的Helmholtz聲源獲得了高達(dá)113%的電聲轉(zhuǎn)換效率。頻率為1.805kHz的聲信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)Helmholtz聲源和平面回音腔的同步諧振；位于回音腔壁面中心的16極對(duì)稱Helmholtz聲源使平面回音腔具有明顯的諧振特征,此時(shí)平面回音腔內(nèi)復(fù)合聲場(chǎng)的聲強(qiáng)按環(huán)形特征分布：平面回音腔內(nèi)的復(fù)合聲場(chǎng)在諧振頻帶內(nèi)聲學(xué)特征穩(wěn)定,可以實(shí)現(xiàn)大量煙氣顆粒的聚集和分離。實(shí)驗(yàn)還對(duì)比了不同數(shù)目Helmholtz聲源對(duì)平面回音腔頻率諧振的影響,以及在不同數(shù)目Helmholtz聲源的作用下,平面回音腔對(duì)其中大量煙草燃燒顆粒的遷移和分離效果。實(shí)驗(yàn)表明,多極駐波顆粒分離裝置對(duì)微顆粒具有良好的遷移效果。
【關(guān)鍵詞】：微顆粒 Helmholtz聲源 駐波 聲學(xué)操縱 煙氣分離
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X513;X701.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 主要符號(hào)表9-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 聲波顆粒分離研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 聲波顆粒分離的發(fā)展概況11-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 研究目的和意義14-15
• 1.4 主要研究?jī)?nèi)容15
• 1.5 本章小結(jié)15-16
• 第二章 多極駐波顆粒分離裝置的理論模型分析16-29
• 2.1 駐波顆粒振動(dòng)系統(tǒng)16-20
• 2.1.1 駐波構(gòu)造16-17
• 2.1.2 駐波顆粒振動(dòng)模型17-19
• 2.1.3 顆粒的遷移19-20
• 2.2 回音腔諧振理論20-21
• 2.3 多極駐波顆粒分離裝置組成和分析21-28
• 2.3.1 Helmholtz聲源理論分析22-26
• 2.3.2 平面回音腔模型分析26
• 2.3.3 多極駐波顆粒分離裝置理論分析26-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第三章 多極駐波顆粒分離裝置及實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)29-37
• 3.1 多極駐波顆粒分離裝置29-32
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)29-30
• 3.1.2 揚(yáng)聲器30
• 3.1.3 Helmholtz聲源30-31
• 3.1.4 煙氣充注裝置31-32
• 3.2 多極駐波顆粒分離裝置的聲學(xué)測(cè)試平臺(tái)32-36
• 3.2.1 信號(hào)發(fā)生器33-34
• 3.2.2 功率放大器34
• 3.2.3 示波器34-35
• 3.2.4 傳聲器35
• 3.2.5 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)35-36
• 3.2.6 實(shí)驗(yàn)圖像動(dòng)態(tài)采集36
• 3.3 本章小結(jié)36-37
• 第四章 多極駐波顆粒分離裝置的聲學(xué)測(cè)試分析37-51
• 4.1 聲源的聲學(xué)特性分析37-42
• 4.1.1 聲源的聲學(xué)測(cè)試系統(tǒng)37
• 4.1.2 Helmholtz共振器頻率特性37-38
• 4.1.3 聲學(xué)負(fù)載下?lián)P聲器的頻率特性38-39
• 4.1.4 Helmholtz聲源結(jié)構(gòu)的聲學(xué)特性分析39-42
• 4.2 多極駐波顆粒分離裝置的聲學(xué)測(cè)試42-49
• 4.2.1 回音腔壁面聲源的頻率特性42-43
• 4.2.2 平面回音腔的頻率諧振特性43-45
• 4.2.3 平面回音腔內(nèi)聲場(chǎng)的空間分布特征45-49
• 4.2.4 平面回音腔內(nèi)聲場(chǎng)的時(shí)間變化特征49
• 4.3 本章小結(jié)49-51
• 第五章 多極駐波復(fù)合聲場(chǎng)遷移微顆粒的實(shí)驗(yàn)研究51-58
• 5.1 復(fù)合聲場(chǎng)的煙氣顆粒聲學(xué)操縱遷移實(shí)驗(yàn)51-56
• 5.1.1 4極和8極聲源的煙氣遷移實(shí)驗(yàn)研究52-54
• 5.1.2 16極聲源的煙氣遷移實(shí)驗(yàn)54-56
• 5.1.3 不同復(fù)合聲場(chǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析56
• 5.2 本章小結(jié)56-58
• 第六章 全文總結(jié)與展望58-60
• 6.1 全文總結(jié)58-59
• 6.2 研究展望59-60
• 致謝60-61
• 參考文獻(xiàn)61-64
• 碩士期間取得的學(xué)術(shù)成果64

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：847601