摘要：为提供一种简便测量超声波波长的技术,设计并搭建了一套基于纹影成像技术的实验平台。该实验平台结合COMSOL有限元模拟软件,计算了声悬浮装置在不同频率下产生的声场,研究了声场对装置所处空气域的影响;也对实验驻波图像和计算驻波图像的差异进行了研究,测量了超声波波长;并选择不同的频率进行实验获取对应的实验驻波图像。结果表明,频率为40 kHz时实验驻波图像与有限元模拟数值计算驻波图像对比,实验驻波图像声场辐射声压与数值计算结果基本一致,超声波波长测量结果的误差较小。该研究可用于超声波可视化成像,可以提供图像用于观测声学量的数值大小。

摘要：针对通风工程中气流不可视、射流理论抽象,学生无法对气流分布形成直观认识的难点,该文利用纹影成像技术构思了自由射流理论的新实验方法,并进行了实验教学设计。实验利用纹影成像技术可视化效果突出、能够进行流场尺寸量化的优点,制作了一种基于纹影成像原理的Y型光学实验系统,在通风空调实验平台基础上配合传统热敏风速元件的测量,可充分展示通风射流的湍流发展和变化规律,并获得定量特征参数。该实验利用纹影可视化手段与通风射流理论相结合,实验结果形象直观,实验过程操作性强,有助于学生充分理解通风工程中的基础射流理论知识和难点,培养学生实践和创新能力。

摘要：通过自主设计搭建纹影系统和气流发生器,获取了非接触观测不同流量的气体喷流时的流场演化图像,实时展现了流场演化过程中的诸多细节,结合Tracker软件图像分析和COMSOL有限元模拟,定量测量了气体的喷流速度,研究了气体喷流时的动态演化规律。研究结果发现,空气阻力对气体的喷流速度有较大的影响,在空气阻力的作用下喷流速度初始时刻会迅速衰减,随后缓慢减小并随时间演化出现一定的涨落;还发现气柱内压和空气阻力会导致气柱明显加宽,随着喷流速度的增加气柱加宽现象更加明显,进而阐明了实验结果与理想情况下理论计算存在差异,并且随着气体流量增加,这一差异更加明显的原因。

摘要：设计了纹影实验装置和采用分析图像亮度差的方法直观描述纹影系统灵敏度,并系统研究纹影系统的刀口位置和刀口厚度对系统灵敏度的影响.实验结果图像亮度差与密度差的对应关系有效的验证了理论上得到的与亮度差对应的图像的光强差与密度差之间的对应关系.