基于基本的守恒方程,研究了回热器在具有大振幅波动情况下的弱非线性热声动力学模型.其中,动量守恒方程采用理论性较强的瞬态Darcy模型,能量守恒方程则包括了多孔介质的高阶耗散效应.采用摄动法,并在唯象的基础上获得了能描述包括声流(直流)在内的非线性动力学效应及由此而导致的非线性时均热声动力学效应的局部解析方程组,对加深回热器工作机理的理解具有一定的指导意义.

采用恒定的超声功率、频率和施振深度，在不同温度区问对铝熔体施加超声振动，探讨功率超声对工业纯铝熔体形核、晶体成长的影响及其作用机制。结果表明，经超声处理的铸锭，凝固组织显著细化，晶粒尺寸为77～405μm，平均抗拉强度纵向提高22．3％，横向提高20．5％，平均屈服强度纵向提高18．4％，横向提高17．5％，平均伸长率纵向提高30．7％，横向降低18．4％。超声空化效应对产生大量晶核、形成等轴晶组织起决定性作用。声流效应能阻止晶体长大、促进晶粒均匀分布、细化组织，但对晶核生成影响较小。当增大施振温度区间时，空化效应得到了充分发挥，结合声流搅拌作用，凝固组织细化程度提高。根据铸锭凝固组织，研究了功率超声的作用区域，发现选择合理的施振温度有利于工业纯铝的超声铸造。

以Al-1％Si合金为对象，研究了超声波处理对其力学性能的影响，包括抗拉强度、延伸率、硬度和冲击韧性。研究结果表明，合适的超声波处理时间可以大幅度提高合金的抗拉强度、延伸率、硬度和冲击韧性值。通过对试样宏观组织和微观断口的分析，说明超声波的空化作用及声流作用可以细化晶粒，使其凝固组织致密，从而提高了合金的力学性能。

用实验手段研究了以空气为介质的强驻波声场（声压级大于１５０ｄＢ）对其中微小颗粒群（颗粒直径小于３０ｕｍ）的作用。实验中观察到了颗粒有规律地向波节点运动的现象，并发现聚集颗粒群中含有周期性长大、破裂而喷发的气泡。这些现象与声流及声辐射压力有关。对这些现象的观察和分析有助于加深对高声强下一些基本效应的认识。

反射端声压级高于140dB以后驻波管中的声流结构会发生明显变化。利用流动显示和LDV（Laser Doppler Velocimetry）技术对该问题进行了实验研究。流动显示结果表明，在160dB左右的高强驻波声场中随着旋涡结构的合并、破裂等现象的出现，声致流动有明显的湍流特性。LDV测量结果显示，随着驻波管中声压级的提高，一些测点的速度频谱明显加宽，出现高频速度脉动，而另一些点的速度频谱则没有显著变化。径向湍流强度测量结果显示，此时管中流动已是复杂的三维结构,而非轴对称的二维结构。