圆柱声学共鸣腔边界层扰动的二阶修正模型

摘要

圆柱声学共鸣法是测量Boltzmann 常数和研究声学温度计的重要方法.热边界层和粘性边界层是影响圆柱声学共振频率的最主要因素.目前已有的声学一阶微扰理论已不能满足圆柱声学共鸣法测量Boltzmann 常数的修正需求(小于1×10-6).本文建立了基于声学二阶微扰理论的边界层扰动修正模型,计算结果表明,与一阶修正相比,二阶修正不影响圆柱声学腔的共振频率,但对频率半宽产生不可忽略的影响,且随着圆柱腔内的声学共振模式而变化,与压力呈现p-1的变化趋势.对于长度为80mm,半径为40mm的圆柱腔,在273.16K,50kPa,Ar 介质中,二阶修正对频率半宽的影响可达2×10-6.采用二阶修正模型,更符合真实物理规律,满足Boltzmann 常数的测量需求.