论文摘要：液体中簧片哨发声特性的理论模拟和实验研究

水是宝贵的自然资源，是整个生物界存在的基础。随着社会的发展，人类的生活和生产活动对可供利用的水资源造成了污染，并进一步危害着人类的健康，因此，高效的水处理方法是人们探求的热点。在传统的水处理方法不能满足新的环境标准要求时，声空化和水力空化技术作为新的水处理方法诞生了。现有的超声实验处理装置存在机电转换效率低、能耗大等缺点，并且空化效应只发生在超声发生器附近，空化范围被限制在有限区域内，因此，声空化一般仅限于小容器内的实验，难以应用于大规模的水处理；水力空化中以流体动力式发生器为声源的装置，具有机构简单、坚固耐用、处理量大、耗电量小及动力源方便等优点，很适合于工业上的应用。本文主要对流体动力式发生器中的簧片哨发声时的声学特性和它对化学物质的降解效果作理论和实验上的探讨，主要内容及结论如下：
（1）理论上对簧片的固有频率进行计算，并用ANSYS软件模拟簧片在液体中的振动，探讨结构参数对簧片固有频率的影响。模拟结果表明：当簧片长度和宽度一定时，增大厚度，振动频率相应增大；当簧片厚度和宽度一定时，长度越小振动频率越高；当簧片厚度和长度一定时，改变宽度，同一振动模态的频率不变化，即簧片宽度对振动频率无影响，这与理论上的计算结果一致。总体来说，公式计算所得固有频率值偏大，这可能与模拟时边界条件的理想话和公式计算时相关系数的修定有关。
（2）用水听器来测量簧片哨发声时的声波图，采用控制变量法探讨水循环管道中压强、簧片哨结构参数、喷口到簧片的距离对簧片哨发声频率和声强的影响。对比测量所得声谱图，发现对于同一机构参数的簧片，进口压力不同时，声谱不同。压强为0.1Mpa和0.2Mpa时，声谱图中的明显的线状谱多表现为水泵的基频或谐频；从0.3Mpa开始，簧片发出较为明显的啸叫声，声谱图中出现可考虑为哨声的线状谱。簧片哨本身的结构参数，如簧片长度、宽度、厚度、喷口宽度和喷口壁厚等对发声频率和声强都有影响，这些参数的影响并非简单的增大或减小，而是存在一个最佳值。改变喷口到簧片的距离，压强较小时，声谱图中明显的线状谱主要表现为水泵的本底噪声，随着压强的增大，声谱图间有较大差别，但三种喷距的声谱图中都出现了可考虑为哨声的线状谱。
（3）对簧片哨进行水力空化实验，通过研究空化装置对对罗丹明B的降解效果，探讨不同的参数对空化效果的影响，如时间、进口压力、簧片哨结构参数、喷距等。实验结果表明：时间越长，罗丹明B的降解效果越好；进口压力不同，降解效果不同， 0.2Mpa时，降解效果相对比较稳定，效果较好，说明并非压力越大效果越好，而是存在一个最佳的压力值；簧片和喷口的结构参数对空化效果都有影响；不同参数的簧片和喷口产生空化时，存在一个喷距的最佳值，使得该种组合的空化效果最强。

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