2026年9月18—21日,2026年第三届全国超声大会于成都隆重召开。本次大会由中国声学学会物理声学分会、检测声学分会、生物医学超声工程分会、功率超声分会、微声学分会、声学传感与仪器分会六大分会联合主办,南京大学声学研究所、近代声学教育部重点实验室共同参与主办,西华大学先进智能装备研究中心、机械工程学院承办。

大会聚焦超声学与超声工程领域的基础理论、前沿技术、应用开发、工业及临床转化等热点方向,搭建起高校、科研院所、企事业单位及临床科研工作者的高水平学术交流平台,有力推动国内超声学科研究的高质量创新发展。
杨延锋副教授带领硕士研究生石富贵、肖超凡参加本次会议,并在物理声学分会场分别作口头学术报告,汇报题目分别为《声波调控下换热管束间隙中颗粒冲蚀磨损特性研究》、《中低频强声激励下叉排换热管束流动传热特性的影响研究》。



其中,由杨延锋副教授指导、石富贵完成的《声波调控下换热管束间隙中颗粒冲蚀磨损特性研究》,因选题新颖、论证严谨,获评2026第三届全国超声大会物理声学分会优秀论文奖,经大会专家组评审推荐,拟推送至《应用声学》期刊发表。
论文1摘要:声波调控下换热管束间隙中颗粒冲蚀磨损特性研究
声波主动调控技术在燃煤锅炉换热管束防磨领域具备重要工程应用潜力。为探究声场环境下管束近壁区域颗粒碰撞行为与冲蚀磨损演化规律,本文基于SST湍流模型,通过入口施加振荡速度模拟声场激励,构建声‑流‑固耦合二维管束数值计算模型。采用欧拉‑拉格朗日方法追踪颗粒运动轨迹,结合Tabakoff碰撞磨损模型,系统研究20Hz‑100Hz声频率、140dB‑155dB声压级条件对颗粒运动特征与管壁磨损量的影响。 研究结果表明:无声场干预的自然流态下,颗粒依靠惯性发生碰撞,管壁迎风面磨损呈现典型“马鞍形”分布,磨损程度随管排深度增加显著加剧。引入声场调控后,管壁磨损量随声波频率升高表现为先降低后增大的变化规律;40Hz、60Hz声波均展现出良好防磨效果。其中40Hz、150dB工况下防磨性能最优,可有效抑制尾流脱落,显著缓解后排换热管磨损;当声压级提升至155dB,过强的流动扰动增大前排颗粒撞击动能,反而加剧管壁磨损。60Hz声波的防磨效果则随声压级提升持续改善。在60Hz、155dB强声场条件下,圆柱管壁边界层附近能够形成稳定的时均声流旋涡,偏转近壁区颗粒运动轨迹,降低颗粒撞击壁面动能。该研究可为燃煤锅炉换热管束声波主动防磨技术提供理论支撑与设计参考。



论文2摘要:中低频强声激励下叉排换热管束流动传热特性的影响研究
为揭示中低频强声激励对叉排换热管束流动与传热性能的作用机制,本文建立声‑流‑热二维耦合数值模型,分析20‑200Hz频率区间、135‑145dB声压级条件下声波对管束流动传热行为的调控规律。 研究发现:低频声波激励能够促使剪切层提前卷起,强化涡脱落效应,在管束间隙生成大尺度体声流漩涡。随着频率不断升高,粘性边界层变薄,声辐射压力梯度增大,声流涡旋发生流向拉伸与法向压缩,进而诱发剪切层失稳、涡旋分裂;涡旋被约束于管壁近区,空间尺度大幅减小,演变为薄边界层声流漩涡。在传热强化层面,低频声波对管束中后排可保持优异的传热强化效果;高频声波能量易被前排管束吸收阻挡,传热强化效果被削弱。高声压级工况下,边界层声流带来的“声学滑移”效应能够抑制尾流涡旋,在实现传热增强的同时有效降低流动压力损失。综合传热强化因子PEC随声压级、频率呈非线性变化,在145 dB、20 Hz工况下PEC可达9.2。低声压级时,声流效应是传热提升的主导因素;随着声压级增大,声致振荡的贡献逐步占据主导地位。本研究可为声波强化管阵列传热技术提供理论依据,对换热器优化设计具有参考价值。


本届全国超声大会设置七大专题,多方向学术思想深度交融研讨,充分展现超声学科作为交叉融合学科的巨大发展潜力。超声技术既是探测物理世界的科研“探针”,也是打通数字与实体边界的重要工具。从生物医学精准靶向技术临床落地,到检测超声面向深部钻测的工业应用;从物理声学基础机理探索,到功率超声赋能先进制造;从微声学、非线性超声、光声检测前沿交叉,再到声学传感仪器智能化升级,超声技术正发挥不可替代的作用,成为驱动相关产业升级跃迁的硬核科技引擎。
当下,我国持续推进和落实“双碳”战略目标,能源装备安全可靠运行与“智能感知、事前预警”已经成为能源行业数字化转型的必然发展方向。以超声无损检测、声发射技术为代表的声学检测手段,在能源装备健康状态监测、早期故障预警领域得到广泛关注,是当前行业研究热点。燃煤电站锅炉、余热换热器等关键能源动力装备,既面临管束冲蚀磨损、换热性能衰减等服役难题,也亟需配套的状态感知与故障预警手段。本团队将物理声学基础研究与能源动力工程实际需求深度结合,一方面持续开展声-流-固、声‑流‑热多场耦合机理研究,深耕声波主动防磨、声波强化传热技术,解决装备磨损严重、换热效率不足的现实痛点;另一方面也将积极探索超声无损检测、声发射监测技术在换热装备上的应用潜力,打通“声场调控‑性能优化‑状态感知‑事前预警”的研究链条。
后续团队将立足能源动力学科交叉创新,在完善数值仿真机理研究的基础上,积极推进实验验证与工程化探索。致力于通过声波主动调控提升能源装备换热效率与服役寿命,同时依托超声、声发射技术发展装备智能感知监测方案,为能源动力装备实现故障早期识别、事前预警提供技术支撑,助力能源装备提质增效、节能降碳,服务能源行业绿色、安全、数字化转型升级。
(文图/肖超凡、石富贵 一审/杨延锋 二审/张健 三审/贾传坤)