低频声学激励在变工况环境下排水管道中的传播特性研究

摘要：

基于有限元理论建立了变工况环境下排水管道的堵塞检测仿真模型,研究声波在圆柱形管道中的传播特性以及管道内水位变化对声波在管腔中传播模态的影响.分析声波传递过程声波能量的变化并与试验采集的声波信号进行对比,验证声波模态分析模型的准确性,并确定声波对管道内空间结构以及管壁上路径变化处的敏感频段,对带旁支的三通配件的管道模拟管内不同程度堵塞并分析其声波模态的变化规律.结果表明:管道内水位填充率D的上升,增加声波传递过程能量损耗,高阶模态的声波衰减尤为明显且声波出现分裂模态;采用10 kHz以下具有较低频率的正弦变频激励信号能够同时实现管道内空间结构改变(堵塞物)和管壁上路径变化(三通件)处的有效检测,可通过测量声压信号的传递轨迹和幅值变化实现对管道状态的识别,堵塞物相对于管道截面高度的占比、堵塞物数量和位置是影响声波传递特性的主要因素.

关键词：有限元、声波模态、低频声学激励、水位填充率、管道堵塞检测

所属期刊栏目：42

分类号：O429;TU992.23(声学)

资助基金：国家自然科学基金61563024

在线出版日期：2023-10-12（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：259-267