【摘 要】
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多学科交叉与知识融合是燃烧科学发展的重要驱动因素,也是功率超声在新领域应用和发展的显著特点。将声学领域的功率超声应用于工程热物理领域的着火与燃烧过程,提出基于球面聚焦气液二相可燃工质（gas-liquid two-phase flow for flammable mixtures,GLP-FM）的空间定位非接触着火方案,该方案为内燃机等燃烧器解决目前面临的实际工程瓶颈问题,提供了新的研究方向。本文
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多学科交叉与知识融合是燃烧科学发展的重要驱动因素,也是功率超声在新领域应用和发展的显著特点。将声学领域的功率超声应用于工程热物理领域的着火与燃烧过程,提出基于球面聚焦气液二相可燃工质（gas-liquid two-phase flow for flammable mixtures,GLP-FM）的空间定位非接触着火方案,该方案为内燃机等燃烧器解决目前面临的实际工程瓶颈问题,提供了新的研究方向。本文以夹心式压电换能器为原型,基于等效电路法构建换能器的机电等效模型,推导换能器的等效电路和频率方程。根据目标参数确定超声聚焦点火器的几何尺寸与材料选择,利用COMSOL Multiphysics对超声聚焦点火器进行特征频率分析,得出各阶特征频率及对应振型图,分析与目标参数的误差。采用数值计算与有限元分析结合的方法对变幅杆进行结构设计,通过调整变幅杆细段直径尺寸及过渡圆弧半径尺寸可实现超声聚焦点火器发射端振幅值的放大并缓解应力集中的弊端。对增加变幅杆的超声聚焦点火器通过有限元分析法得出其各阶特征频率、振型及发射端振幅值,分析与目标参数的误差,并设计超声聚焦点火器安装方案。利用COMSOL Multiphysics建立热-声多场耦合数值模拟预测模型开展球面聚焦超声的GLP-FM空间定位着火研究,不考虑定容弹与超声聚焦点火器具体结构,分析在不同参量（频率、振幅）超声热效应下GLP-FM聚焦区域的声学特性和热力学特性,探寻超声聚焦点火器引发GLP-FM着火过程所需超声参量。
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