簧片哨作为边棱音发生结构的一种形式,是将空化应用由实验室放大到工程应用的有效途径之一。以液体为动力源的簧片哨发生装置,由于其在处理大流量液体时,结构简单、造价低廉、耗能低并且能够适用于多种可变的环境,因此在工业或工程应用中具有广泛的潜力,在废水处理、石油降粘、重油乳化等方面表现出显著的效果,逐步引起人们的关注。虽然关于边棱音发生装置的研究已有一个半世纪的历史,但主要是在乐器方面的应用。目前已有的关于流体动力式发声器的研究,主要集中于理论研究,在探讨边棱音发声机理的研究中,大部分是以气体为动力的研究,而以液体为动力的研究比较少,因此实际应用超前于基础研究。为此,本文主要从理论模拟和实验研究两个方面来探讨簧片哨发声装置的发声机理和发声特性,具体研究工作如下：(1)以液体为动力的簧片哨发声装置,往往工作于湍流状态,并且射流是一个复杂的流体动力学问题,这就为研究增加了难度,为了探讨簧片哨的发声特点,本文选择低于湍流的射流速度,运用有限元软件来模拟不同流速下簧片尖端和两侧的射流特性、旋涡和压力分布情况。模拟结果显示射流具有交变抖动的特性,而且在簧片的尖端处射流发生分离,在簧片的两侧交替分布,这就为旋涡的产生提供了一定的条件；在其他参数不变的情况下,分别改变入口流速、喷嘴厚度以及簧片长度,在簧片的两侧均能产生明显的不对称涡街,但是所产生的涡街的旋向与已知的卡门涡街的旋转方向相反；分析簧片尖端和两侧的压力云图可以发现在簧片的尖端处压力最大,并且在簧片的两个侧面上呈现出压力极大值与极小值的交替分布。(2)利用有限元软件中的双向流固耦合方法,模拟了不同入口压力,不同喷距以及不同长度的簧片对簧片振动和应力的影响。模拟结果表明：在不同的入口压力下,入口压力越大,簧片振动的振幅就越大,当簧片达到稳定振动后,振幅的大小稳定地周期性化变化；并且应力的大小也发生了规律性的变化,随着压力的增加,簧片上的应力在增加；当改变喷嘴到簧片尖端的距离时,簧片振动的幅度和应力分布也会有相应的变化；簧片的长度发生变化时,三种不同长度的簧片的初始振动幅度随着长度的增加而增加。随着簧片长度的增加,应力的最大值先增加后减小。由簧片的应力分布云图可以发现,在簧片上固定簧片的螺孔附近应力是最大的。(3)在实验中,采用控制变量法研究了入口压力、喷距、簧片长度和厚度对簧片哨发声装置的发声基频和声压级的影响以及不同频率之间的关系。实验结果显示：当其他参数不变时,簧片的基频随着入口压力的增加而减小；同样,其他参数不变,当喷距增大时,簧片哨的基频也减小,这与布朗的经验公式中给出的频率与压力和喷距成反比的规律相一致,即使改变簧片的形状,这种规律仍然存在。不同长度的簧片所对应的不同形状的簧片的发声基频,簧片的长度越长,基频越低,由前边的模拟结果可知,簧片长度越长越容易起振,但振动周期较大,因而频率就较小；簧片哨的基频随簧片厚度的增加而增加,这是因为簧片的厚度较厚时,簧片不容易起振,并且振动缓慢,所以振动周期小,因而频率就较大。实验结果给出的簧片长度和厚度对簧片哨发声频率的影响与已有的悬臂式簧片哨的经验公式相吻合。对于不同的参数,梯形簧片和T形簧片的基频都比较接近,大于矩形簧片的基频,这是因为梯形簧片和T形簧片的劈尖宽度均为20mm,与喷嘴的宽度接近,射流冲击簧片的作用力就比较集中,没有太多的能量耗散,并且从劈尖到簧片末端,簧片的宽度逐渐变宽,使得簧片容易起振,从而产生的基频和声压级就大于矩形簧片的基频和声压级,这为簧片哨的结构优化提供了理论依据。入口压力和簧片长度对声压级的影响比较规律,喷距和簧片厚度对声压级的影响没有一定的规律,这是因为在不同的参数下,簧片的振动频率是不同的,有的共振频率较多,因而声压级就较大,反之声压级就较小。在对簧片哨发声频谱的研究中发现其存在多种发声频率,有意思的是,某些特定的频率之间满足倍频关系。实验中我们还给出了不加簧片时的频谱图,发现并没有共振峰,这说明,簧片哨发出的声音的确是簧片振动产生的。