阶梯复合形光声池声-流特性计算与评估

摘要：

为了提高光声池的检测性能,提出并分析了一种阶梯复合形光声池.以传统圆柱共振型光声池为基准模型,通过对比解析与模拟计算结果,验证了所采用模拟方法的可靠性,基于模拟方法求解并获得了阶梯腔半径、阶梯腔长度和阶梯腔数量对阶梯复合形光声池声-流特性的影响规律.结果表明:减小阶梯复合形光声池中阶梯腔半径,光声信号相对增强,阶梯腔长度存在最佳尺寸使得光声信号达到最强,阶梯腔数目应选1为宜;流场方面,阶梯复合形光声池构型特征改善了腔内气体涡漩回流的情况,若进一步对其腔内过渡处进行圆角或倒角处理,腔内流速梯度将变得更为平稳.选择一组设计参数进行构型与计算,得到阶梯复合形光声池腔体容积降低为对应圆柱共振型光声池的39.7％,光声信号相对提升约18.7％,同时其频响带宽变窄,品质因数相对得到提升,整体结果显示阶梯复合形光声池声-流特性要优于对应的圆柱共振型光声池.研究内容可为光声光谱光声池的结构优化与改进提供参考.

关键词：光声光谱、结构设计、数值模拟、优化设计、声学、流场

所属期刊栏目：50

分类号：TP212;TN249(自动化技术及设备)

资助基金：国家自然科学基金;深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室开放基金

在线出版日期：2021-03-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：192-200