DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 教育作为民族复兴的基础工程，对促进经济社会发展具有重要作用，其重要地位在时代的发展中日益凸显。教育作为培养人的事业，强调人才培养的重要性，因此培养对经济社会发展有贡献的人才显得尤为重要。与教育事业最密切相关的是教育学，它作为一门研究人类的教育活动及其规律的社会科学，广泛存在于人类生活中。 大学里的教育学专业处在学科体系与社会职业需要的交叉点上，既为学科承担人才培养的职能，也为社会输送具有相关社会职业基础能力人才(冯向东，2002)。可见，培养优秀的教育学人才，既能在教育理论方面取得长足进展，指导教育学科的发展，又能输出应用型教育人才，为教育事业的实践做出贡献。 胜任力模型是指导人才培养工作的工具之一。胜任力是指在特定情况下个体表现出与绩效水平相关的一些个人特质，如个体的知识、技能、动机、态度和价值观，这些特质能够用来区分绩效优秀者与一般者，并且与工作情景相关联，具有动态性，可以用来预测工作绩效(Kochanski， 1997)。关于胜任力的研究，最有影响力的是美国心理学家McClelland (1973)，他认为真正影响个体行为表现的因素不只有智商，还有个人的素质条件和行为特征，即胜任力。关于胜任力模型，McClelland的冰山模型认为个体的胜任力如漂浮在水上的冰山由两部分构成：外显的、表面的基准性素质和内隐的、潜藏的鉴别性素质。基准性素质可以通过有针对性的培训和学习获得提高，但不能用于预测未来的工作绩效或行为表现；鉴别性素质，则不容易因为外在影响而改变，能够预测个体将来的工作绩效或行为表现(McClelland， 1998)。此后，许多人力资源领域的学者注意到胜任力的概念和应用前景，开始对胜任力的应用过程和方法进行探索。 目前，针对教育学专业大学生胜任力模型构建的实证研究相对较少(张田利，2013)，而随着时代的发展，教育学科自身需要大量的高素质教育专业学术人才得以不断发展，而且教育行业也需要更多教育专业的实践型人才。因此，本研究旨在构建并验证教育学专业大学生胜任力模型，为学校对教育学专业人才的培养、社会对教育专业型人才的选拔提供参考依据，以促进教育事业的发展，打好经济社会发展的基石。
system: [SYSTEM]

user: 2. 教育学专业大学生胜任力模型的构建 2.1. 研究方法 2.1.1. 研究工具 自编《行为事件访谈提纲》(见附录)；手机。 2.1.2. 研究被试 根据定义的绩效标准，在湖北大学教育学专业大三本科生中选取5名教育学作为绩优组，随机抽取5人为绩平组。 2.1.3. 研究过程 1) 概念界定 根据以往研究，将本研究中的胜任力的定义为：能够将教育学大学生中表现优秀者和表现一般者区分开来的个人潜在特质。它包括优秀教育学专业大学生应具备的专业知识与能力、动机、价值观和人格特点等。 2) 定义绩效标准 基于前人研究，参考学校评优评先的规章要求，确定优秀教育学大学生的标准，包括综合素质成绩、获奖经历、老师及同学的评价等指标。教育学专业大学生绩效标准如表1所示。符合表中要求的为绩优组，不符合的为绩平组。 Table 1 Performance standards for outstanding education major 工作职位 教育学专业大学生 绩效标准 1 综合素质优秀，综合成绩排名在年级前30% 2 获得院级及以上奖励至少一次(本科生期间) 3 老师、同学评价良好 表1. 优秀教育学专业大学生绩效标准 3) 选取校标样本 根据表1中的绩效标准，选择绩优组和绩平组被试各5人。 4) 实施行为事件访谈 “行为事件访谈法”(Behavioral Event Interview，简称BEI)，是由McClelland首先提出，后经Boyatzis和Spencer等的发展，是研究胜任力的主要工具，也是目前公认的构建胜任力模型最有效的方法(Brill， Bishop， & Walker， 2006)。访谈的过程是让被试回忆并描述自己大学期间在教育学专业相关的学习、生活与工作中遇到的关键事件，包括成功和不成功的事件各3件，挖掘出事件经过中的细节行为，访谈结束后对收集到的事件和行为进行汇总、分析和编码，将绩优组和绩平组的编码结果进行比较分析，就可以得到教育学专业大学生的胜任力。 正式访谈开始之前，6名访谈员系统学习并掌握BEI技术中的STAR技术，即Situation (情境)、Task (任务)、Action (行动)和Result (结果)。访谈时围绕情境、任务、行动和结果开展提问与追问，挖掘被试在每一项事件中所采取的行动、对情境的具体描述、个人主观感受、事件的参与者以及结果等细节信息。分别对被试进行访谈，并采用单盲设计，被试事不知道自己被分到哪个组。 ① 正式访谈 选择舒适且不易受干扰的访谈地点，向被试介绍访谈的基本内容和流程。录音需在取得被访者知情同意后进行。 ② 录音整理 将录音音频整理成文档，并对照音频核对文本。 5) 胜任力编码 编码小组由研究小组6名访谈员组成。参考已有的相关研究，分成两个小组，分别对全部文本内容进行分析，包括标出关键行为事件、对关键行为事件的分析、从被试的应对和想法提炼胜任力和行为指标。出现不一致的意见时，进行全组的谈论分析。最终完成对行为事件进行编码标注，包括胜任力名称以及与之相对应的“1，2，3，4，5”从低到高的等级，依次完成对10份访谈文稿的编码。 6) 收集统计 对数据和编码结果(包括胜任力名称和相应的评级)进行收集整理，绘制EXCEL表格，用统计软件SPSS24.0进行统计分析。 7) 构建胜任力模型 采用专家评定法，邀请两位教育学方面有教学科研经验的老师，对基于编码数据处理结果和前人已有研究结论得出的胜任力进行审核，构建形成教育学专业大学生胜任力模型，以提升结果的准确性与客观性(王建民，杨木春，2012)。 2.2. 胜任力提取结果 为甄选出可以将教育学专业大学生中的优秀者和普通者区分开的胜任力，采用独立样本t检验，分析绩优组与绩平组在不同胜任力分数上的差异。结果显示绩优组与绩平组在包括人际关系管理、计划与行动力、责任感、坚持不懈、成就导向、分析判断、自我反思、前瞻意识在内的8种胜任力均在0.05水平上具有显著差异。加上在编码提取时，只在绩优组出现的1个特征词：创新，一共包含9种胜任力。结果见表2。 Table 2 Comparison of the difference of competency score between the excellent group and the average performance grou 胜任力 绩优组平均分 绩平组平均分 t 胜任力 绩优组平均分 绩平组平均分 t 目标感 2.13 1.57 1.28 责任感 1.37 0.53 2.10 * 计划与行动力 2.10 1.67 2.17 * 条理性 0.73 0.20 1.87 教育理论素养 1.27 1.03 0.64 培养他人 0.17 0.13 0.19 亲和力 0.83 0.33 1.53 自信心 0.57 0.50 0.22 沟通协调 1.47 1.27 0.49 演绎与归纳思维 0.43 0.33 0.39 关注细节 0.63 0.30 1.26 兴趣 1.17 0.77 1.01 语言表达 0.67 0.43 0.77 分析判断 1.07 0.23 2.47 * 冲突应对能力 0.83 0.50 1.04 自我效能感 0.77 0.37 1.24 服务精神 0.53 0.70 −0.44 坚持不懈 1.57 0.67 2.04 * 教育教学技能 0.27 0.43 −0.61 人际关系管理 0.77 0.13 2.16 * 管理能力 0.30 0.27 0.14 自我控制 0.77 0.23 1.78 压力管理 1.10 0.53 1.67 效率意识 0.67 0.23 1.45 成就导向 2.17 0.70 3.44 ** 创新 0.07 0.00 1.00 情绪表达 0.20 0.10 0.56 灵活与适应性 0.83 0.43 1.18 激励他人 0.40 0.67 1.40 全局意识 0.60 0.13 1.64 信息收集分析 1.07 0.57 1.28 组织与协调能力 0.47 0.50 −0.11 团队合作 1.03 0.47 1.62 人际理解能力 0.63 0.37 0.88 理解他人 0.53 0.40 0.47 带领他人 0.23 0.13 0.50 自我提升 2.23 0.37 1.99 积极主动 1.97 1.43 1.13 人际交往 1.03 0.67 0.97 自我反思 2.47 1.47 2.19 * 决策能力 0.63 1.67 1.59 前瞻意识 1.93 0.63 3.19 ** 表2. 绩优组和绩平组胜任力得分的差异比较 注： * 表示0.05水平上差异显著， ** 表示0.01水平上差异显著。
system: [SYSTEM]

user: 4. 讨论 4.1. 结果总结与分析 本研究在查阅已有相关文献的基础上，采用BEI行为事件访谈法和专家评定法，对教育学专业大学生胜任力进行初步提取，并以此编写《教育学专业大学生胜任力自评问卷》预测问卷。对预测问卷进行发放和数据收集，通过项目分析和探索性因素分析，删减部分项目后，构建教育学专业大学生胜任力模型并形成《教育学专业大学生胜任力自评问卷》正式问卷。为检验胜任力模型合理性，将正式问卷发放施测后，进行信度效度校验，验证教育学专业大学生胜任力模型。结果发现，教育学专业大学生胜任力模型包括三个因子，分别是：责任担当、计划执行、创新思维，囊括了7项胜任力，分别是：计划与行动力、责任感、坚持不懈、创新、分析判断、前瞻意识、自我反思。模型结构如图1。下面对这7项胜任力进行分析： 图1. 教育学专业大学生胜任力模型 计划与行动力：计划与行动力是指对个人外部环境与内部条件的分析，提出在未来一定时期内要达到的目标以及实现目标的方案途径，并下定决心一定要去实现，能够有条理性的制定出具有针对性的计划，并且能够在第一时间落实它。对于优秀的教育学本科身来说，具有计划与行动力意味着，他们能够对于自己在教育学专业领域内所拥有的能力有一个透彻的了解，同时明白自己未来想要到达的目标，以此为依据能够为自己制定有效的方案途径，并且去实现它，通常都能得到一个美好的结果。 责任感：责任感是一种自觉主动地做好分内分外一切有益事情，并且能够主动承担自己所做事情的任何后果的精神状态。拥有责任感的人，能够对自己负责，对他人负责。对于优秀的教育学专业大学生来说，具有责任感意味着需要在日常学习生活中，对自己的一言一行、所作所为负责，在科研过程中对自己的研究过程和结果做到严谨认真，在实践过程中，对自己的工作内容以及工作对象尽到最大的责任。 坚持不懈：坚持不懈是指做事持之以恒，通常用来形容有恒心，有毅力。具有这种特征的人，能够认定一件事情不改变，并且为了达到这样一个目的，持之以恒的去努力和奋斗。作为优秀的教育学专业大学生来说，坚持不懈意味着他们为了能够在教育学专业领域到达自己想要的一个专业素养，能够持之以恒的去学习，去实践，去进行科研工作，对自己有着高要求，高目标。 创新：创新是指以现有的思维模式提出有别于常规或常人思路的见解为导向。这是一种在学习和工作中都非常突出的优秀品质，具有这种特征的人，能够在现有的条件下提出与众不同的观点与间接。对于优秀的教育学专业大学生来说，具有创新品质意味着，在学习中能够多思考多动脑，会提问能反思，在实践和科研中能够提出新的观点新的想法，不循规蹈矩，而能够别开生面。 分析判断：分析是指在头脑中把事物或对象由整体分解成各个部分或属性，判断是思维对象是否存在、是否具有某种属性以及事物之间是否具有某种关系的肯定或否定。两者相结合是指对一个事物拥有自己的看法，能够分析问题，明辨是非。具有这种特征的人，通常比较理性，且具有条理性。对于优秀的教育学专业大学生，分析判断意味着他们对于这样一个专业拥有自己的见解，对于在学习、实践和科研中遇见的困难与问题，能够理性的处理，明白孰是孰非。 前瞻意识：前瞻意识是指对事件未雨绸缪的进行事先疏导，让事态往对你有利的方向去发展。具有这种品质的人，通常被人称为有远见，明白自己需要什么，比其他人能够提前一步。作为优秀的教育学专业大学生，具有前瞻意识意味着能够清晰明白教育学专业所需要的具体素养，能够更长远的计划未来，并且根据自己所思考到的未来，来安排自己的学习与生活，使自己能够达到理想中的目标。 自我反思：自我反思是指针对自己的过往经验，从中总结经验教训。具有这种特征的人，通常也具有谦虚等品德，他们能够敏锐的发现自己的不足，并且在下一次进行同类型的事情时弥补自己的不足。作为优秀的教育学专业大学生，具有自我反思意味着，他们能够通过自己过去的学习经历、实践经历和科研经历发现自己在专业方面所缺乏的能力与素养，在日后的学习与实践中，加强自己这方面能力的培养。 4.2. 研究不足 本研究虽然获得了教育学专业大学生胜任力模型，但也存在一些不足需要改进。首先，在被试方面，由于时间地域等条件因素的限制，只选用的湖北大学教育学专业10名大学生作为访谈对象，未来研究可扩大访谈对象的数量和地域范围，增大访谈结果的可靠性。其次，在访谈方面，被试对于事件的理解记忆效果不一致，且主试虽系统学习STAR访谈技术，仍无法保证访谈效果的一致性，也会影响最终结果的准确性。最后，在编码方面，本研究采用BEI行为事件访谈法和专家评定法，但在研究方法上可进一步融合更多类型的方法，以进一步增加结果的客观性。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 本文设计了6种不同小开度下阀门喉口型线，研究其对阀门流体域噪声影响的规律。通过Fluent软件稳态的k-ε两方程模型和非稳态FW-H的噪声模型分别探究蒸汽流体的流动特性与噪声特性，研究结果表明：在阀芯不改变的情况下，阀套型线弧线为凹线型时，其噪声水平比凸线型低近3%，但流量降低近12%。在相同方程幅值下，反波浪线比正波浪线降低1至2分贝。凸线型比波浪线声压均值高4分贝左右，凹线型则与波浪线声压值差距较小。 关键词 :蒸汽阀，气动噪声，型线 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 蒸汽调节阀是汽轮机的重要组成部分，而其由于阀内剧烈的降压往往会产生极大的噪声。根据亨利·康达提出的康达效应，流体有偏离原本流动方向，改为随着凸出的物体表面流动的倾向。且通过改变型线边缘的流动或阻止流动撞击边缘，可以显著降低腔上方的相干涡脱落不稳定性 [ 1 ]。故本文通过改变阀门喉口处阀体型线来研究其与射流噪声的关系。崔铭超 [ 2 ] 对直角截止阀内流场进行了三维数值模拟，发现适当减小阀杆直径，可以降低阀芯整体所受流体脉动力，在直角截止阀内转角应用导流壁，可获得显著的减阻减振效果。李斌 [ 3 ] 使用CFD软件模拟了调节阀的内部二维流场，提出了两种优化模型，并分别进行了模拟分析，结果表明适当增大阀门流动死角处的过渡圆角，可降低产生漩涡的可能性，并且能够使流场内的压力速度分布更趋于均匀，而且阀芯处剧烈的减压增速区域明显后移，降低了流体对阀芯的冲蚀。AMINI等 [ 4 ] 测试了不同阀芯和阀座结构的减压阀噪声，针对减压阀的噪声和振动问题提出了可行方案，试验结果表明60˚锥形阀芯的噪声比其他结构低12 dB，机械振动基本消除，而且流量增加了25%。郑海 [ 5 ] 阐述了调节阀噪音产生的本质和根本原因：由于机械振动和气体动力的存在，使得可压缩流体流经阀口时形成漩涡流，从而引起噪音。且阀门在小开度时，噪音普遍较大；随着开度的增加，噪音有所下降。刘利杰 [ 6 ] 对阀座型线进行了改进，发现阀内流场的流型由原来的冲击射流型转变为附壁射流型，超音速射流区域面积明显下降，有效降低了气动噪声的声压级，低频带噪声的声压级降低尤为明显，超过20 dB。ZENG [ 7 ] 等对节流阀的流致振动噪声展开研究，结果发现压力比对振动噪声有显著影响且与核心流相比，环形流具有更低的噪声和更稳定的流动模式。 根据以前的研究，我们知道流动模式在分析流动引起的噪声机理中起着重要作用。在这项研究中将进一步揭示不同流型的噪声机理。由于节流域喉部及下游段区域是调节阀气动噪声的主要声源位置且节流域喉部处型线的曲率是影响阀内流场形态的重要参数，曲率太大时工作介质因转向太快而产生较大的离心力，在曲率半径方向上的速度梯度较大，容易产生脱壁现象，进而流动产生较大的分离造成较高的噪声 [ 5 ]。故本文通过设计了由凸到凹的四种阀座型线及两种波浪形型线对阀门不同的喉口型线进行研究，为阀门的降噪设计提供一定的参考。
system: [SYSTEM]

user: 2. 模型建立与网格 2.1. 阀门主体结构及型线模型 蒸汽调节阀的半剖视图如图1可见，其主要由阀体、阀套和阀芯组成。高温高压的蒸汽由右侧进入后，首先与阀套接触，通过阀套节流孔后，在阀芯的限制下通往下游。阀门进口直径为37 mm，出口直径为50 mm，将阀芯的开度行程停留于10%开度下。黄色圈a为阀套型线的改型处，使用CATIA的法则曲线功能，以45˚为切线，通过各方程曲线对其边缘进行切割。图2为6种阀门型线示意图，主要分为三大类分别是幅值0.5 mm、0.8 mm与0.5 mm的波浪线型。 图1. 阀门剖面示意图 图2. 阀门型线图 2.2. 阀门流体域及网格 由于蒸汽阀内部流体域几何结构复杂，同时兼顾网格量，本文采用四面体与六面体的组合网格。图3为计算域示意图，由3个域组成，分别为进口域、核心域、出口域，对壁面附近和喉口区域的网格进行了细化，以满足湍流模型的要求。经过y+计算，近壁面第一层网格高度为0.008 mm，设置12层，增长率为1.05，网格总数约为4.3 × 10 6 。 图3. 计算域及网格示意图
system: [SYSTEM]

user: 3. 数学模型与初始条件 3.1. 流动控制方程与声学模型 1) 非定常控制方程 高温高压的过热蒸汽在调节阀内作三维可压缩的非定常湍流运动，其流动控制方程为非定常的雷诺时均N-S方程，在直角坐标系下的通用式 [ 8 ] 为： ∂ ( ρ φ ) ∂ t + d i v ( ρ U φ ) = d i v ( Γ φ g r a d ∅ ) + S φ (1) 式中：ρ为流体密度；t表示时间；U是速度矢量；φ为通用变量，可以代表u、v、w、T、k和ε等求解变量；Γ φ 表示广义扩散系数；S φ 是广义源项。通过将式(1)对不同变量进行展开，可以得到相应的连续性方程、动量方程以及能量方程。蒸汽调节阀结构复杂，内部气体流动速度高，为保证数值计算的稳定性和效率 [ 9 ]，本文在湍流模型上选择RNG k-ε两方程模型，RNG k-ε模型 [ 10 ] 考虑了漩涡的影响，对高剪切率的复杂剪切流计算效果较好该项可以大大提高大应变率流动计算的精度。为了较准确的模拟阀门的声源频谱特性，采用大涡模拟(Large Eddy Simulation， LES)方法计算非定常湍流。大涡模拟采用动力Smagorinsky-Lilly亚格子模型，将直接大尺度脉动和小尺度脉动分离，实现直接计算大尺度涡，用近似模型计算小尺度涡。流动控制方程对流项采用具有二阶精度的有界中心差分格式进行离散。 2) 声学模型 为了获得阀门内部湍流的数值解及声源数据，采用Fluent自带的FW-H积分方法计算流动声源向远场辐射的声压。本文所使用的声传播特性计算方法为FW-H声类比方程 [ 11 ]，通过引入海维塞函数(Heaviside function)，重新改写N-S方程，即得到FW-H方程： 1 c 0 2 ∂ 2 ∂ t 2 [ p ′ H ( f ) ] − ∇ 2 [ p ′ H ( f ) ] = ∂ ∂ t [ p 0 V n | ∇ f | δ ( f ) ] − ∂ ∂ t [ p i j n j | ∇ f | δ ( f ) ] + ∂ 2 ∂ x i ∂ x j [ T i j H ( f ) ] (2) 其中H为广义Heaviside函数： H ( f ) = { 1 ，   f ( y ， t ) > 0 0 ，   f ( y ， t ) < 0 (3) 上面两式中 f ( y ， t ) = 0 表示运动物体的边界；n j 表示垂直壁面的分量。式(2)的FW-H方程中，等号右边第一项为单极子源，第二项为偶极子源，第三项为四极子源。 3.2. 边界条件 本文涉及的物理边界条件包括计算域进口、出口以及固体壁面边界。进口给定来流蒸汽总温552 K和总压6.3 MPa，出口压力为6.02 MPa，固壁均采用绝热、无滑移的边界条件。考虑到人耳所能听到的频率极限为20，000 Hz，根据采样频率公式设置时间步长为2.5 × e −5 ，流场计算4000个时间步，总时长0.1秒。
system: [SYSTEM]

user: 4. 仿真模拟结果与分析 4.1. 阀门流场模拟结果及分析 流量是阀门流通能力的象征，从图4中可以看出，凸线型线阀门流量最大，而小弧度型线流量更大。05凹线、08凹线、05反波浪线与05正波浪线的流通能力较为接近，其中08凹线表现最差。综上可得，凸线型流通能力最强，波浪线型居中，凹线型最差。 图4. 型线流量柱状图 图5左侧为6类不同型线的喉口时均局部速度流线图。从08凹线、05凹线、05凸线到08凸线，喉口型线壁面与阀芯之间的流域由宽到窄变化。由于流体被挤压，根据伯努利定理 [ 12 ] 凸线处的高速流域占整个流道的面积更多且速度更快，其速度梯度较大。随着空间的增大，高速射流的出口延伸区逐渐变短，核心速度也随之降低。从流线上看，08凸线出现大面积的回流区，而凹线型的凹坑处存在小尺度旋涡并在下游主流两侧形成分离区，波浪线旋涡分布与其较为一致。由于流动区域相互掺混过程中会产生能量损失，在图5的右侧给出流道内的平均湍流动能分布。从中可以看出，08与05凸线喉口处有较强烈的湍流动能，降低了喉口流道内的流动稳定性。凹线型与正波浪线喉口处涡量较为接近。根据涡声理论表明气流流动产生的噪声主要取决于声源项涡量与速度叉乘项的散度的强弱 [ 13 ]，凸线型噪声可能也是所有型线中较大的。 图5. ZX截面速度流线及涡量图 4.2. 阀门声场模拟结果及分析 图6为阀门ZX面一周的声压测点分布图，以15˚为间隔布置测点，同时在阀外侧50 mm处垂直相隔100 mm布置离节流处由近及远的三个单独测点。图7展现了各型线在0到360度一周的声压差，从中可以看到凸线型的噪声水平明显高于其他四者近4至5分贝，05凹线所产生的噪声最小，正反波浪线与08凹线声压较为接近。其中规律为凹线型比凸线型有更低的噪声，且凹型线半径越大，其降噪效果越佳。 图6. 固定测点位置示意图 从图8中可见，三个监测点的响应频率曲线总体上均呈现出声压级随频率的增大而减小的宽频特征，在2000以下的低频段声压有升高的趋势。05凸线、08凸线在低频区域相较于波浪线和凹线有更高的声压，且在2697 Hz处出现局部的峰值，这可能与凸线在小开度节流处的局部速度较大有关。点A、点B与点C的声压级可以看出，距离阀门喉口节流处越近其总声压值越大，故阀门的主要声源是来自于阀芯与阀套之间环形通道所形成的高速射流。从总声压级上看，正波浪线与凹线型三者降噪效果较好且声压差距极小，不超过1 dB，反波浪线声压值为146.458 dB，反波浪线比正波浪线高近1 dB，05凸线与08凸线分别比反波浪线高3至4 dB和1至2 dB左右。综上可得，凹线型噪声水平最低，波浪线型居中，凸线型最高。 图7. 声压差图 图8. 不同型线监测点声压级频率响应曲线
system: [SYSTEM]

user: 5. 结论 本文对阀门喉口不同型线流体域的气动噪声进行了数值模拟，得出以下结论： 1) 在阀芯不改变的情况下，阀套型线弧线为凹线型时，其噪声水平比凸线型低近3%，但流量降低近12%。 2) 在相同方程幅值下，反波浪线比正波浪线降低1至2分贝，正波浪线流量比反波浪线高1.2%。 3) 在相同方程幅值下，凸线型比波浪线声压均值高4分贝左右，凹线型则与波浪线声压值差距较小。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 随着科学技术的快速更迭，脉管制冷机在低温领域中的应用越来越广泛。本文基于分子动力学，对脉管内高低压He气的振荡过程进行模拟仿真，针对压缩过程，研究了脉管轴向温度波、速度波、压力波及质量流波随时间的变化，并对不同充放气频率下脉管冷端温度随时间的变化进行了实验探究。结果表明：模型内各点气体温度、速度均以正弦波的形式随时间呈现周期性变化，温度波变化趋势同实验结果一致。模型冷热端压力、质量流相位差不同，说明微脉管自身具备调相能力。另外实验结果显示，脉管自身存在最佳充放气频率，适当增加频率值有利于脉管制冷机制冷性能的提高。 关键词 :分子动力学，脉管制冷机，振荡，实验研究 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 当前是一个科学技术快速发展的时代，技术更新或者升级每天都在发生。在低温制冷技术领域也是如此。其中脉管制冷机以体积小、冷端无运动部件、运行寿命长、可靠性高、振动小等优异特性在多个领域得以广泛应用。脉管制冷机是由Longsworth和Gifford首次发现提出的，并对此进行了深入研究，提出了表面泵热理论 [ 1 ]。起初，由于基本型脉管制冷机制冷效率低下，并未得到广泛应用。直到20世纪80年代初，Mikulin [ 2 ] 等人研制出了小孔 + 气库型脉管制冷机，打破了脉管制冷机的僵局，获得了更低的制冷温度。1994年，Kanao [ 3 ] 发明了惯性管 + 气库型结构，进一步提高了脉管制冷机的性能，此后被广泛应用于实践之中。在之后的研究中，各种调相型脉管制冷机(如多路旁通型脉管制冷机 [ 4 ]、主动气库调相型脉管制冷机 [ 5 ]、双活塞型脉管制冷机 [ 6 ] [ 7 ])的出现，更是脉管制冷机发展历程上的突破。 虽然脉管制冷机在近年来取得了重大的发展，但由于脉管制冷机在运行时涉及到热力学知识、流体动力学知识、传热学知识等，且其内部伴有较为复杂的流动过程，因此脉管内部制冷机理的研究至今还不完善。近年来，关于脉管制冷机理的研究也在不断拓展。Chao Gu [ 8 ] 等人通过CFD模拟的方法，首次运用计算流体动力学方法研究了脉管制冷机中的第三类流动，发现在脉管制冷机内部，流体的非线性流动和传热性质均会影响制冷温度和制冷性能。A. Jafarian [ 9 ] 等人运用数值模拟的手段，通过控制容积方法预测了大容量脉管制冷机的流动力学和热力学性质，并且表明脉管制冷机的运行参数是影响其制冷效率的主要因素之一。王亚男 [ 10 ] 等人基于Sage软件对VM制冷机进行整机模拟，以无负荷制冷温度最低为目标函数，研究了平均压力、频率和热压缩机冷端温度等运行参数对制冷机性能的影响。Amin Kardgar [ 11 ] 等人采用数值模拟方法，研究轴向热传导对脉管制冷机中脉管部分，发现振荡流对共轭传热的影响。张玲丽 [ 12 ] 等人利用Fluent软件对惯性管加气库型脉管制冷机进行数值模拟，分析了不同工作频率下，不同连接方式对惯性管工作性能的影响。Chen Liubiao [ 13 ] 等人通过数值模拟加实验的方法对气体耦合型斯特林脉管制冷机进行了研究，分别就冷端换热器材料、直径、惯性管尺寸对质量流量的影响进行了分析。本文一方面是采用分子动力学计算方法，从微观角度模拟脉管模型内部气体交变振荡过程；另一方面，通过试验台的搭建，从宏观角度，对模拟结果进行验证分析。
system: [SYSTEM]

user: 2. 脉管制冷机热力学性质 图1. 基本型脉管压缩、膨胀温度分布图 图1为气体在脉管制冷机内部交变流动过程中制冷机内各部分温度分布图。首先研究气体压缩过程，制冷机内高压气体高速流过回热器时，气体迅速被冷却至T c ，气体在进入冷端换热器时可以达到制冷的效果。随后气体流经层流化元件，此后，气体以层流的状态进入脉管，并以此状态继续向前运动。在达到脉管封闭端时，由于后续气体仍不断向前运动，致使气体不断被压缩，温度升高，脉管末端温度升高到T m 。至此，为脉管制冷机的压缩过程。在封闭端处，采用循环冷却水冷却的方式，使末端温度降到T a 。其次讨论制冷机放气膨胀过程，图中虚线表示膨胀过程制冷机各部分温度分布。管内高压气体不断流出，气体膨胀导致温度降低，气体流至冷端换热器时，温度降至T i ，T i < T c ，此时，气体从外界(T = T c )吸收能量，达到制冷的效果。流出脉管的气体，经过回热器加热升温后，又重新进入压缩机，如此往复进行压缩、膨胀过程。实现制冷的目的。
system: [SYSTEM]

user: 3. 分子动力学 分子动力学模拟方法目前被广泛应用于计算大型复杂系统。近年来，由于力学的迅速发展，建立了适用于生化分子体系、聚合物、金属与非金属等不同领域的力场，这些力场大大提升了计算结果的精确度。分子动力学模拟方法是基于这些力场和牛顿力学而衍生出的一种新型计算方法。 对于多原子系统，系统能量为系统中原子动能与系统总势能之和。总势能为 U = U V D M + U int (1) 式中，U原子间总势能； U V D M 为非键结范德瓦耳斯作用力； U int 为分子内部势能。 依照经典力学知，系统中原子所受的势能梯度： F i = − ∇ i U = − ( i ∂ ∂ x i + j ∂ ∂ y i + k ∂ ∂ z i ) U (2) 式中， F i 为i原子所受的力。 由牛顿运动定律可得i原子的加速度为： a i = F i m i (3) 式中， a i 为i原子的加速度；m i 为i原子的质量。 d 2 d t 2 r i = d d t r i = a i (4) v i = v i 0 + a i t (5) r i = r i 0 + v i 0 t + 1 2 a i t 2 (6) 式中， r i 和 r i 0 分别是i原子现在位置和初始位置； v i 和 v i 0 分别是i原子现在速度和初始速度。 本次模型旨在研究脉管制冷机压缩时高低压He气的自振荡过程。首先进行模型的建立，根据理想气体状态方程PV = NRT，计算低压端(100 kPa) He原子(R = 0.122 nm)流体介质的稳态模型。确定低压端He原子数为9000，模型尺寸：8581.8 Å (X) × 14.303 Å (Y) × 3000 Å (Z)，即长度为858.18 nm，宽度为1.4303 nm，高度为300 nm。然后用同样的方法计算、建立高压端(600 kPa) He原子流体介质稳态模型，He原子数为54，000，其中高低压端He气初始温度均设为300 K。最后，采取对局部模型拼接的方法，就可拼接成完整模型。最终创建的模型如图2所示，模型尺寸为17，163.6 Å (X) × 14.303 Å (Y) × 3000 Å (Z)。对于放气模型只需要将He气高低压空间对调即可，机理类似。 图2. 3H-6L基本型脉管模型
system: [SYSTEM]

user: 4. 力场及势函数描述 本模拟所用力场为混合力场，选用lj/cut势能。He-He原子之间通常选用的势能函数为方程(7)的UFF函数 [ 14 ]，其内部变量参数固定，如表1所示。 E = D O ∗ [ ( R O R ) 12 − 2 ( R O R ) 12 ] (7) Table 1 UFF potential energy paramete D o /Kcal/mol R o /Å He-He 0.056 2.362 Fe-He 0.027 2.637 表1. UFF势能参数 势能函数设定完成后，首先让系统在正则系综NVT (粒子数N、体积V、温度T)下运行一定的步长，对系统初始温度进行标定，使初始温度稳定在300 K；其次，接着NVT的计算结果，使模型在微正则系综NVE (粒子数N、体积V、总能E)下运行，至整个系统内部气体混合均匀，即可结束运行。
system: [SYSTEM]

user: 5. 模拟结果分析 对图2所示3H-6L模型在轴向方向上进行网格划分，利用Fortran程序统计不同时间段模型网格内He原子压力、温度、速度等随时间的变化过程。 图3. 压缩过程模型内各点温度随时间变化图 图3为压缩过程模型内部各点温度随时间变化过程图。从图中可以看出，热端温度以正弦的形式呈周期性变化，冷端则呈负正弦变化。温度振荡波逐渐衰减，冷热端温度的最值出现在第一个四分之一周期处，这是因为整个模拟仅靠初始压差驱动，是一个自振荡过程，温度波会随着振荡周期的增加而逐渐衰减。 图4. 压缩过程模型内各点速度随时间变化图 图4为压缩过程模型内部各点速度随时间变化图。从图中可以清晰的看出，速度波也以正弦波的形式呈周期性衰减。针对模型内部各点进行分析，可以发现，模型中端附近初始速度及速度振幅最大，这是因为初始时刻，中端位置位于高压气体与低压气体的交界处，压差导致了气体的快速运动。随着压缩过程的进行，系统整体压力差趋于稳定。但由于气体自身的惯性作用，气体继续向低压端移动，至出现原低压端气体压力高于高压端，使气体出现反向加速度。气体微团开始减速，之后开始逆向运动。由于压差的衰减，下一个周期速度的峰值低于首次出现的速度峰值。因为模型内部压差及气体自身惯性的作用，内部各点呈逐渐衰减的周期性振荡。模型两端的速度变化不大，始终在0附近波动，这是因为模型两端壁面固定的原因。可见，若按照第一周期气体自振荡频率给与制冷机压力波，气体振荡将保持在最佳状态，有利于制冷机性能的提高。 图5. 压力波、质量流量波相位对比图 图5为模型压缩过程冷、热端压力波和质量流量波相位对比图。取压力波超前质量流波为正，经计算得，模型冷端相位差为70度，热端为−78.75度，出现了反相位关系，微尺寸脉管显示出了自身的调相能力，这也是微尺寸脉管相比于普通脉管的一大优势。利用分子动力学仿真方式可获取脉管内各微元处的相位分布情况，为研究微型尺寸脉管内不同的相位分布情况提供了预测方法。
system: [SYSTEM]

user: 6. 实验分析 图6. 单级G-M型脉管制冷机示意图 图6为单级G-M型脉管制冷实验台示意图。用高低压气源代替压缩机，电磁阀的转换来实现气体振荡。电磁阀转向高压气源时，为充气过程，高压气源中气体进入回热器，再流入脉管。当电磁阀转向低压气源，这部分气体流向低压气源，实现放气过程，这样来回充放气实现脉管中气体振荡。试验台布置三个温度点(热端换热器1、冷端回热器和热端换热器2)来检测温度。 本实验设定高压气源压力1.2 MPa，低压气源100 MPa，脉管尺寸：∅4 mm * 85 mm，分别对充放气频率为0.5 Hz，1 Hz，2.5 Hz，5 Hz情况进行实验探究。 图7. 脉管实验冷端温度随时间变化图 图7所示为在各个充放气频率下，脉管冷端温度变化结果。可以看出，对应不同充放气频率，脉管制冷机存在不同的温降。在较小的频率范围内，随着充放气频率的提高，脉管制冷机冷端温降越来越大，同时温度的变化速率呈现越来越快的趋势。但达到一定的频率值以后，温降以及温度速率变化不再那么明显。实验结果表明针对不同的制冷工况，存在最佳充放气频率值，选择合理的脉管制冷机充放气频率是很有必要的，在适当的范围内，增加充放气频率，有利于制冷机制冷性能的提高。但达到最佳频率值以后，频率的增加对制冷效果的影响不那么显著，另外从能源角度考虑，反而会增加多余的能耗。 对脉管制冷机在各个充放气频率实验结果进行局部放大，分别见图8(a)~(d)，显然，温度呈周期性振荡波动，呈正弦波变化。即冷端温度以正弦曲线振荡的形式下降。相比于模拟结果，实验结果显示制冷机冷端整体温度变化存在一个明显的下降的过程，这是由于G-M制冷机给了持续的外界驱动压力，而模拟的脉管温度变化是基于初始压力差的自振荡过程。但温度的周期性振荡变化结论与模拟结果基本相符。 图8. 各频率下脉管冷端温度随时间的变化曲线
system: [SYSTEM]

user: 7. 结论 采用分子动力学计算方法，对脉管内He气工质交变振荡过程进行了模拟仿真，并从宏观角度，通过实验的方法进行了验证分析。结果表明，模拟的脉管冷端温度变化过程以正弦的形式呈周期性振荡，模拟结果与实验结果基本相符。这说明了，模拟虽然是在微尺寸下进行的，但不受尺寸效应影响，具有可信性。通过模拟高低压气体的运动，对管内气体速度分布随时间的变化情况进行分析，结果显示，同温度变化情况相同，速度的变化亦呈周期性振荡，并不断衰减，这是气体运动时自身的惯性作用及高低压气体压差作用的结果。通过对比冷热端压力、质量流相位发现，冷热端相位差发生了较大的变化，显示了脉管自身的调相能力。另外，实验研究了同一压比，不同充放气频率下G-M脉管制冷机冷端温度随时间的变化情况，实验结果表明，对某一制冷工况，脉管制冷机存在最佳的充放气频率，在一定的频率范围内，适当地增加充放气频率，有利于G-M制冷机性能的提高。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 正念是对此时此刻状态的觉知，是有目的地、有意识地关注、觉察当下的一切，是一种专注于当前体验的非判断性关注。随着正念冥想训练在临床医学和心理治疗等领域的广泛应用及其疗效的凸显，越来越多的研究者开始对正念作用的机制感兴趣，特别是其脑机制。当前有关正念作用的脑机制研究主要集中于正念引起的大脑相关区域的激活以及功能连接性的变化。 关键词 :正念，脑机制，大脑区域激活，功能连接性变化 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 正念是一种意识状态，其特征在于对当前时刻经验的注意力自我调节，以及对这些经验的接受性和非判断性立场(Bishop et al.， 2004)。正念需要我们关注此时此刻，用开放和接纳的态度去体会当下所发生的一切。正念的大多数定义都包含两个特征：首先，正念将注意力和觉知放在当下体验中。一个人关注当下体验可以采取多种来源，包括他的身体感觉、情绪反应、心理形象、心理对话和知觉体验(如：声音)；其次，正念认为对一个人的经历采取开放或接纳的态度是至关重要的。这种开放和接纳的态度包括以一种好奇的、超然的和非反应性的方向来关注体验。重要的是，这种接纳经验的态度并不是对当前环境的被动顺从，而是鼓励体验(Creswell， 2017)。 自美国心理学家卡巴金将正念减压疗法(MBSR)应用于长期慢性疼痛的治疗并取得良好疗效后，正念便在临床医学和心理治疗等领域逐渐兴起，进而得到广泛传播和应用。并因此发展出了正念认知行为疗法(MBCT)、辩证行为疗法(DBT)、接受和承诺疗法(ACT)和基于正念的复发预防(MBRP)等心理干预和治疗方法(Simkin & Black， 2014)。正念干预在心理健康领域的应用最为广泛，影响也最大，不仅能够有效缓解抑郁、焦虑症状和上瘾行为等；同时，对大多数心身疾病(例如慢性疼痛，糖尿病，心血管疾病和癌症)的辅助治疗也非常有效(Creswell， 2017)。随着越来越多的证据表明正念对个体身心健康的有效性，研究者也逐渐开始对其如何产生这种有效性的作用机制感兴趣，有关正念的作用机制的研究也日渐丰富(Zou， Wu， & Fan， 2016)。本文将从三个方面对当前有关正念作用的脑机制的研究进行系统梳理。
system: [SYSTEM]

user: 3. 研究展望 当前正念作用的脑机制研究主要来自神经影像学的结果，现有研究表明，正念冥想会引起相应脑区和脑功能连接的变化，主要包括背外侧前额叶、扣带回、杏仁核、海马体等。尽管现有作用机制的研究已经取得很大进展，但仍然存在很多的争议和不足，未来的研究可以进一步在以下方面进行探讨： 首先，目前的研究几乎都依赖于相关数据，导致仍然不清楚正念在多大程度上可以直接影响相关脑区的功能或结构。这与当前的研究多采用横向研究设计有关，许多研究都是通过正念量表测试被试的正念特质，对不同正念特质的个体进行脑机制的对比分析。此外一些研究则是横向比较长期正念冥想与短期正念冥想经历的人，这类研究很难控制除了正念冥想以外的额外变量，如：生活习惯，饮食方式，运动等这些变量对于脑结构的影响。同时，对于短暂的正念训练后能够维持多长时间的效果，也很少有追踪研究。尽管越来越多的研究试图通过正念训练来探讨其作用的脑机制，但这些研究绝大多数都是持续时间较短的干预训练，其对大脑结构和功能的影响有待进一步探讨。未来的研究可以增加更多的纵向研究以进一步验证已有的结果以及在一定程度上增加因果推论。 其次，被试的异质性对研究结论的影响也是未来研究需要考虑的一个问题。当前有关正念作用脑机制的研究中很大一部分是在健康个体中进行的。目前的研究发现，正念训练对有心身疾病的个体其大脑的激活模式会存在部分差异，如：在对双相情感障碍进行正念干预后发现内侧前额叶的活性增加(Ives-Deliperi et al.， 2013)，而在广泛性焦虑症患者发现腹侧前额叶激活更大(Hölzel et al.， 2013)，社交焦虑者在简短的正念训练后杏仁核活动减少(Goldin & Gross， 2010)。而对于正念缓解疼痛和压力的脑机制方面则很少有关于心身疾病患者进行的研究。这可能也与正念脑区相关研究采用的被试量都相对比较少也有关系，在一定程度上影响了重复实验的结果；此外，正念研究者本身对于正念的态度也会对研究结果有影响，被试可能会存在期望效应，从而对研究结果产生影响，在以后的研究中，研究者可以用更加客观的态度来进行正念的相关研究。 第三，正念作用脑区的特异性，正念训练和特质正念对前额叶的亚区域涉及最多，关于正念训练对前额叶的亚区域激活存在差异。观察到的最一致的发现是在完成正念干预后杏仁核的活动减弱(Bauer， Caballero et al.， 2019; Goldin & Gross， 2010; Hölzel et al.， 2010; Kral et al.， 2018)，顶叶的激活都是增加(Dickenson et al.， 2013; Xiao et al.， 2019)。但是，海马、扣带回、岛叶在正念训练对于压力、情绪和疼痛的激活存在差异(Grant， Courtemanche， & Rainville， 2011; Haase et al.， 2016; Sevinc et al.， 2019; Zeidan et al.， 2015)，如：海马激活在压力调节的时候增加，在情绪调节的时候激活减少；后扣带回激活在调节压力增加、疼痛缓解减少，前扣带回与之相反；在缓解疼痛后岛叶激活增加，而在压力调节时活动减弱。在正念对压力调节时发现杏仁核–前扣带回皮层的静息状态功能连接性减少(Taren et al.， 2015)，正念对于疼痛缓解发现前岛叶皮质到背侧前扣带回皮质的连接性增加(Su et al.， 2016)。因此可见，正念训练涉及的脑区会因为训练的目的不同而激活程度存在差异，这需要在以后的研究中进一步进行验证。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 针对平面振膜换能器难以用集中参数系统常见的电–力–声类比的方法对其声学性能进行快速预测的问题，本文通过理论–仿真–测试相结合的方式，对圆形平面振膜进行了研究，通过“等效”集中参数的方法，得到了圆膜在强迫力作用下的平均位移、有效辐射面积、等效质量、等效顺性及圆膜振动时的等效同振质量等参数随频率变化的规律，并将该结果应用于平板扬声器的声学曲线计算及仿真中，与实测曲线进行了对比。结果表明，通过该方法计算得到的扬声器的声学曲线与实测曲线有较高的吻合度，具有一定的参考价值。 关键词 :强迫振动，分布参数，等效集中参数，平板扬声器 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 诸多传声器和扬声器的振膜均可以近似看作周围嵌定的平面圆膜。与振膜可近似为活塞运动的传统扬声器相比，该类平面振膜型换能器主要靠振膜各面元之间的张力相互牵引而产生垂直方向的横振动，它属于弹性体，而非刚性体。与其他弹性体相同，该类换能器的振动系统属于分布参数系统，而非集中参数系统。当振膜处于振动状态时，同一时刻，各面元的位移是不均匀的，其振动位移和振膜上各面元的位置有关。 由于传统扬声器可看作集中参数系统，使用电–力–声类比的方法对其进行性能预测，相对来说容易许多。因此，为了简便、快速地对分布参数系统扬声器单元性能进行预测和仿真，我们将对分布参数系统扬声器的振动系统进行“等效”处理。 所谓等效集中参数 [ 1 ]，即一个分布参数系统的动能和势能与另一个集中参数系统的动能和势能相等，此时，这一集中参数系统的质量、弹性系数及有效辐射面积等参数便成为该分布参数系统的等效参数。 林文静 [ 2 ] [ 3 ] 等人通过数值计算和有限元仿真的方法介绍了圆形薄膜自由振动的固有频率和固有模态；杜功焕等人 [ 1 ] 通过动能相等的方法介绍了圆膜在自由振动状态时的等效质量和等效弹性系数；王其申 [ 4 ] 通过势能相等和动能相等的方式，介绍了把自由振动状态下的分布参数系统等效成集中参数系统的两种方法。 本文在前人研究 [ 1 ] - [ 9 ] 的基础上，通过“等效”的方法，对圆膜在强迫力作用下振动时的等效集中参数及振动规律进行了理论研究，并以平板扬声器作为研究对象，使用数值计算和电路仿真的方法对其声学性能进行了计算和仿真，同时，使用Klippel及AP测试系统对其声学性能进行了测试。仿真与实测结果较高的吻合度表明，该方法对分布参数振动系统的研究具有一定的参考价值。最后，本文对仿真与实测结果的差异进行了分析，可以作为进一步研究的参考方向。
system: [SYSTEM]

user: 2. 强迫力作用下圆膜的振动 圆具有以圆心为中心的中心对称性，结构较为简单。本文将周围嵌定的直径为 d = 60   mm ，半径为 a = 30   mm 并处于极坐标中的张紧的平面圆膜作为研究对象，如图1所示。其中，r为极径， θ 为极角。设圆膜各面元之间存在均匀分布的张力T ，该圆膜的面密度为 σ 。 图1. 极坐标中的圆膜 2.1. 圆膜的位移 当圆膜受到与其垂直的外力扰动时，就会发生变形，各面元就会在张力的作用下产生横振动。假设圆膜振动为仅与极径有关，而与极角无关的简谐振动，并设 η 为膜上任意一点离开平衡位置的垂直方向位移，则根据膜的振动理论 [ 1 ]，并考虑到圆心位移为有限值等边界条件，可以得到圆膜的位移表达式为： η ( t ， r ) = A J 0 ( k r ) e j ω t (1) 其中， J 0 ( k r ) 为以圆膜半径为参数的零阶贝塞尔函数，A为任一常数， k = 2 π f c 为波数， ω = 2 π f 为圆膜 振动的圆频率，f为振动频率，c 为声波传播速度，t为时间。 2.2. 强迫力作用下圆膜的位移 假设圆膜受到均匀简谐外力的作用而作强迫振动，该强迫力可以表示为： F = F a e i ω t ，(2) 其中， F a 为所受强迫力的幅值，(对平板扬声器而言 F a = B l I = B l V a / R e )， i = − 1 为单位复数。则根据圆膜的强迫振动理论 [ 1 ]，并考虑圆膜在 r = a 处位移为零的边界条件，可以得到强迫振动时，圆膜的位移表达式为： η ( t ， r ) = η a e j ω t (3) 其中， η a = p a k 2 T [ J 0 ( k r ) J 0 ( k a ) − 1 ] = F a π ( k a ) 2 T [ J 0 ( k r ) J 0 ( k a ) − 1 ] (4) 为圆膜上各面元的位移振幅。可以看到，它是面元到振膜中心距离r及振膜振动频率f的函数。图2给出了频率为(a) 200 Hz、(b) 8000 Hz、(c) 10，000 Hz和(d) 15，000 Hz时，振膜归一化位移幅值模随半径r变化。可以看到，振膜中心处位移始终为最大值，且随着频率的提高，除r = a处，振膜出现了位移为零的位置。
system: [SYSTEM]

user: 4. 圆膜等效集中参数在平板扬声器仿真中的应用 根据上述理论，对本公司研发的平板扬声器(其结构示意图如图11所示)的位移及声压级曲线进行了计算，并使用Microcap通过电–力–声类比的方法对该平板扬声器的声学曲线进行了仿真，与用AP测试系统得到的声压级数据和用Klipple测试系统获得的位移数据进行了对比。图12给出了电压为0.5 V时，Klipple测试、计算及有限元仿真得到的共振频率下振膜归一化位移幅值随振膜半径的变化，可以看到，在该频率下，振膜中心处位移最大，且从中心到振膜边缘，位移逐渐减小。 图10. 给定频率下圆膜指向特性 图11. 平板扬声器结构示意图 图12. 共振频率下归一化位移幅值随振膜半径的变化 图13所示为平板扬声器单元声压级和位移曲线的计算、仿真和测试对比，可以看到，该扬声器的f0约200 Hz。从图13(a)可以看到，平板扬声器频响曲线在4 kHz后的高频部分有上升的趋势，且声压级计算曲线与实测曲线趋势一致，吻合度较高，但在4~8 kHz下的值存在一定的误差；从图13(b)可以看到，位移计算曲线与实测曲线的吻合度较好。分析计算与实测曲线存在差异的原因可能为：1) 平板扬声器的振膜为在平面膜上印制有线圈，不能完全看作膜的振动；2) 平板扬声器振膜的形状不是理想的圆形；3) 在振动过程中由于振膜存在一定的位移，使得振膜受力大小随位移发生变化，而不是常数；4) 振膜各面元受到的力并非均匀分布。因此，对基于上述条件的振膜的振动特性还有待进一步研究。 图13. 平板扬声器单元位移、声压级曲线的计算、仿真、实测对比
system: [SYSTEM]

user: 5. 总结 本文以圆形振膜为例，采用理论–仿真–实测相结合的方法，对分布参数系统在强迫力作用下的等效集中参数(包括等效辐射面积、等效质量、等效劲度、等效同振质量等)进行了研究，得到了这些参数随频率的一般性变化规律，并将计算圆形振膜等效集中参数的方法应用于公司自主研发的平板扬声器频响及位移的计算和仿真中，得到了该平板扬声器的频响及位移曲线，与实测频响和位移曲线对比的吻合度较高，具有一定的工程应用价值。但是，不可否定的是，计算、仿真与实测的平板扬声器频响曲线在4~8 kHz下的值存在一定的差异。为了仿真结果更加精准，在后续的研究中需要考虑如下因素： 1) 振膜上不均匀印制线圈对平板扬声器频响的影响； 2) 振膜为方形时的等效集中参数及对频响的影响； 3) 振膜受力随其位移的变化。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 为研究不同加速比对子午加速轴流风机气动性能的影响，选取加速比1.32，标号为C的风机作为模型参照，同时分别以加速比1.55、1.43、1.22和1.12的风机A、B、D、E作为比较对象。数值模拟研究结果表明：偏离最佳加速比设计点时，随着加速比不断增大，对风机内部流场的影响主要集中在导流锥侧面以及尾部的低压区，并且尾部的流动损失占据总损失的较大部分；加速比降低，涡流面积从导流锥尾部开始向动叶区扩散，与主流交互作用明显，风机性能大幅降低。不同的加速比影响叶片做功能力显著，风机的性能曲线分布呈现出以最佳加速比数值1.32为对称的两侧递减分布规律。 关键词 :加速比，低压区，数值模拟，流动损失，性能曲线 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 简介 在当前船舶领域，离心通风机在通风、换气、除尘、采暖、输送易燃易爆等方面作用巨大，是船舶辅助保障系统的重要设备之一。但目前船用离心通风机普遍存在结构陈旧、效率低等问题，例如作为涡轮增压柴油机的辅助风机 [ 1 ]，由于主机排气管容积较大，在启动或低负荷运行时排气管中废气能量低，涡轮机发出的功率不能满足压气机的需要，达不到扫气压力，需要用离心鼓风机来提高进气的压力，完成气缸扫气。但是目前正在使用中的鼓风机由于表面质量差，选型不当，叶轮、蜗壳设计不合理等因素，导致其效率普遍不高，最高效率只有67.5%，最低仅为45.2%。在能源价格不断上涨，石油、煤炭等不可再生资源日益紧缺的情况下，从降低船舶运营成本、提高效益的角度来讲，如何研究设计出体积小、质量轻、效率高、寿命长的通风机具有很高的价值。 子午加速轴流风机是一种介于轴流风机和离心风机之间的风机类型，由于轴向速度的不断增大，其静压梯度不断减小，可有效避免气流的边界层分离，并能得到较高的压力系数，因而具有高压强系数、效率高、流量系数大和工作范围广等特点。对于船舶等空间范围有限的特殊场合来讲，其体积相对较小，噪声低，效率比一般通风机高，另外叶轮的叶片及导叶可用钢板压制而成，无需采用机翼型，所以制造方便，费用低。随着船舶建造规模的持续加大，能满足现代船舶可持续发展的高效节能风机已经成为趋势，因此，设计研究出高效的子午加速轴流风机替代目前老化的离心风机，为船舶行业提供更匹配的产品，具有很重要的现实意义。 从上世纪50年代开始，国外诸多学者开始对子午加速轴流风机进行研究，Kaneko等 [ 2 ] 对子午加速轴流风机转子叶片的展弦比的影响进行了实验研究。结果表明随着展弦比的减小，有效工作范围明显扩展到低流量区域，总压和效率随之提高。Rodriguez等 [ 3 ] 针对动静干涉对频率特性的影响提出了一种理论分析方法，并与目前使用的方法进行了比较。Furukawa等 [ 4 ] 对叶顶间隙处的泄漏涡及扩散发展过程进行了数值模拟与实验研究，结果表明叶尖泄漏涡破裂发生在风机叶道的尾部，泄漏涡破裂直接导致涡核消失，流道中泄漏涡扩散程度增大和低压区域的生成。我国对子午加速轴流风机研究起步较晚，从1984年开始 [ 5 ]，国内许多学者从试验和数值分析入手来探究风机工作特性与内流分布以达到优化设计的目的。吴克启、区颖达、蔡兆林等进行了一系列的试验，研究了各通流部件对斜流风机性能和流场的影响 [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]。吴克启使用单倾斜热线及其测试系统，在不同顶端间隙条件下，对翼形和圆弧形斜流叶轮的间隙流动特性进行了实验研究，结果表明，斜流叶轮存在一个最佳顶端间隙值，给出的范围为0.5~1.0 mm。 目前对于子午加速轴流风机的研究大多集中在叶片的选型、机壳结构上的优化、目风机入口及叶顶间隙、蜗壳的影响上，以及动静叶相互匹配等问题，特别是对于叶型的研究，技术和手段相对较为成熟，提升空间已不大，且研究周期较长。相比于其他因素的研究，加速比作为子午加速轴流风机重要的设计因素，目前可查文献和研究者相对较少，其对风机内部流场同样有着不可忽视的影响。为了较为容易地设计出高压力、大流量系数和低噪声的风机，研究加速比对风机性能的影响就显得尤为必要。