[發明專利]一種離散差分壁面操控懸浮顆粒的裝置及其方法

有效

• 申請號: 201610374793.2
• 申請日: 2016-05-31
• 公開（公告）號: CN105999979B
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 喬正輝;董衛;黃亞繼;程梅
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B01D51/02
• 分類號: B01D51/02;G10K11/20
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 張婷婷

1.一種離散差分壁面操控懸浮顆粒的裝置的方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)信號發生器(2)產生頻率信號，驅動Helmholtz聲源(1)從通孔(1-3)向正多邊形腔(3)內輻射相同聲波；

2)通過所述邊壁面(4)的回音效應，經離散差分壁面對聲波的多次反射，使多束反射波和入射波相互交織并重新組合，在正多邊形腔(3)的有限空間內構成特定的復合聲場，使混合流體中的懸浮顆粒在腔內聚散分布；

3)懸浮顆粒聚集在了具有圓弧形邊界的懸浮顆粒聚集區(6)，產生了無顆粒區(5)，在無顆粒區(5)與無聲源邊壁面(3-2)的相接區域，形成無顆粒區的近壁邊界(5-1)，所述無顆粒區的近壁邊界(5-1)為長線邊界，所述無顆粒區的近壁邊界(5-1)與邊壁面(4)平行；

正對離散差分壁面的穿過腔體中心的對角線(7)，與懸浮顆粒聚集區邊界弧線(6-1)的切點(7-1)限定了所述懸浮顆粒聚集區邊界弧線(6-1)在遠離其內部聲源的方向不超過對角線(7)；

以所述懸浮顆粒聚集區邊界弧線(6-1)和相鄰兩條對角線(7)之間的無聲源邊壁面(3-2)為邊界形成無懸浮顆粒聚集區；

該離散差分壁面操控懸浮顆粒的裝置的方法所用的離散差分壁面操控懸浮顆粒的裝置，包括正多邊形腔(3)和對稱設于其上的Helmholtz聲源(1)，

所述正多邊形腔(3)內部的邊壁面(4)由有聲源邊壁面(3-1)和無聲源邊壁面(3-2)組成，任意相鄰的兩個有聲源邊壁面(3-1)之間間隔相同數量的無聲源邊壁面(3-2)；

所述邊壁面(4)的中心開設有通孔(1-3)，穿過對稱的兩個所述有聲源邊壁面(3-1)；

在所述有聲源邊壁面(3-1)上設有所述Helmholtz聲源(1)，所述Helmholtz聲源(1)與信號發生器(2)連接。

2.根據權利要求1所述的離散差分壁面操控懸浮顆粒的裝置的方法，其特征在于：所述正多邊形腔(3)為由上下兩個蓋板和所述邊壁面(4)組成的半封閉腔體，高度小于所述Helmholtz聲源(1)的聲波的半波長，以正多邊形腔(3)的中心為對稱點的兩個對邊之間的距離不小于四分之一波長；所述正多邊形腔的邊數為大于5的偶數。

3.根據權利要求1所述的離散差分壁面操控懸浮顆粒的裝置的方法，其特征在于：所述Helmholtz聲源(1)為由揚聲器(1-1)、空腔(1-2)和所述通孔(1-3)組成的半封閉空腔；所述Helmholtz聲源(1)對應的所述有聲源邊壁面(3-1)所在的腔體上設置有所述揚聲器(1-1)，兩者之間形成所述空腔(1-2)；

所述通孔(1-3)的橫截面面積小于所述空腔(1-2)的橫截面面積。

4.根據權利要求3所述的離散差分壁面操控懸浮顆粒的裝置的方法，其特征在于：所述Helmholtz聲源(1)的揚聲器(1-1)與所述信號發生器(2)連接，所述揚聲器(1-1)為電磁式揚聲器。

5.根據權利要求1所述的離散差分壁面操控懸浮顆粒的裝置的方法，其特征在于：所述Helmholtz聲源(1)的數量小于所述正多邊形腔(3)的邊壁面(4)的數量，所述Helmholtz聲源(1)在所述邊壁面(4)上的位置滿足在所述邊壁面(4)上任意相鄰兩個Helmholtz聲源(1)之間間隔的所述無聲源邊壁面(3-2)的數量相等。

6.根據權利要求1所述的離散差分壁面操控懸浮顆粒的裝置的方法，其特征在于：所述信號發生器(2)具有功率輸出功能。

7.根據權利要求1所述的離散差分壁面操控懸浮顆粒的裝置的方法，其特征在于：所述信號發生器(2)的工作頻率、Helmholtz聲源(1)的共振頻率、正多邊形腔(3)的共振頻率三種頻率相等。

8.根據權利要求1所述的離散差分壁面操控懸浮顆粒的裝置的方法，其特征在于：混合流體位于所述正多邊形腔(3)內，所述混合流體由懸浮顆粒和氣體介質均勻混合而成；所述懸浮顆粒的等效粒徑不大于10μm。