农业机械学报

作者：程宇，石小龙，伍娟，刘伟民，马海乐

单位：江苏大学,江苏大学,江苏大学,江苏大学,江苏大学,

关键词：双频超声;铝箔腐蚀;相位声压;声场分布;数值仿真

基金：国家自然科学基金面上项目(32072349)

超声是一种有工业应用前景的食品物理加工技术。为开发适合食品加工的超声设备，利用COMSOL多物理场仿真软件对狭缝式连续超声设备在单频（28、40kHz）和双频（28/40kHz）模式下的声场分布进行了数值模拟计算，并通过铝箔腐蚀试验对仿真模型计算的准确性进行了验证。仿真结果表明，单频超声声场在换能器正下方产生负相位声压，在换能器周围辐射交汇区域形成振动稳定的正相位声压。铝箔腐蚀结果证实铝箔表面在负相位声压区呈现不规则波浪型形变，在正相位声压区呈现颗粒状点蚀。通过仿真数据计算超声声场在换能器正下方以及换能器周围辐射区域绝对总声压的相对标准差得出28kHz最低相对标准差为0.764，40kHz最低相对标准差为0.960，28/40kHz最低相对标准差为0.658。28/40kHz双频超声最低相对标准差是28kHz单频超声声场的86.1%，是40kHz单频超声声场的68.5%。研究表明双频超声声场分布更为均匀。本研究可以为研发高效的食品超声加工装备提供依据，为狭缝连续式超声用于食品加工提供指导。

来源：2025年第4期

《农业机械学报》期刊编辑部

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