基于半分析声线模型计算顺风环境对大气声传遍的影响

本文建立了顺风条件下大气声传播的声线半分析模型,等效声速为对数声速剖面。本模型采用分析迭代的方法,通过积分得到声线轨迹的解析解,并对声线进行分组,每组都由四条声线组成,从而计算出远场声压的超额衰减。较其他方法而言,该模型计算时间较短,最终得到了考虑地面反射和大气折射影响的超额衰减频率响应曲线。     

基于耦合简正波到达时间结构的海洋锋面声学监测

AEYFI05（acoustics experiment of yellow sea oceanic front and internal waves）声起伏实验数据分析表明：实验区域明显存在海洋锋面、潮汐、海流变化,这些海洋学过程特别是浅海海流导致了声传播路径上温跃层深度位置、厚度显著变化;观测到跃层变化显著位置导致的简正波声场耦合现象.在脉冲声传播实验中,由于不同号简正波群速度存在差异,耦合信号与非耦合信号在时域上明显被分开,简正波声信号的到达时间结构包含了温跃层水平显著变化位置的信息.对AEYFI05声起伏实验数据进行了深入分析,提出了根据接收耦合简正波声信号的到达时间结构反演温跃层显著变化位置的方法,利用耦合简正波传播时间起伏数据定量反演了海流所致温跃层水平显著变化位置的起伏.     

一种用能量谱去噪声计算声传播损失的方法

利用常规声传播损失方法计算实测水声场信号时,发现在低信噪比下计算得到的声传播损失存在较大误差.因此,利用能量谱去噪声原理,改进了常规声传播损失的计算方法,并比较分析了2种方法的结果.研究结果表明:当海洋环境条件较复杂、不易区分干扰源时,或者在低信噪比下的远程水声传播中,采用改进的声传播损失计算方法能够较好地抑制噪声、有效地提取信号能量和提高信噪比.     

孤立子内波存在下的声传播仿真研究

孤立子内波会对声传播产生巨大的影响,基于有限元方法利用COMSOL软件对孤立子内波影响下的声学问题进行求解,仿真研究.首先建立了孤立子内波模型,通过仿真分析了孤立子内波对声场的影响.结果显示,孤立子内波会影响声线的传播轨迹和传播损失,可使声场能量分布更均匀.孤立子内波还会对声矢量场产生影响,使水平质点振速传播损失减小,使垂向质点振速略微增加.     

基于剪切层扇形分层模型的射流声传播分析

通过计算流体力学建立一种扇形分层剪切层速度模型,并以此为基础用几何声学方法推导整个射流结构的声传播模型.以实际开口式风洞为研究对象,用数值仿真给出射流结构速度分布.建立速度随角度均匀变化的扇形分层剪切层速度模型.用声折射理论推导不同速度层之间的声传播.以声漂移量为指标对射流声传播模型进行声学风洞试验验证,证明本模型对声漂移量的预测精度更高,在高风速、剪切层较厚的情况下,优势尤为明显.     

三维抛物方程方法中海底边界条件改进处理的能量守恒方法

对于海洋声传播PE算法中不规则海底边界条件的处理,根据能量守恒方法对三维PE模型进行了改进,对界面附近的抛物方程的差分形式进行了修正,以考虑复杂海底边界对于声传播的影响;对于此方法中导致的海底中声场出现的振荡问题,给出了一种简易处理方法。通过实际的数值计算表明,该方法提高了地形有变化条件下声场计算的精度。     

水下目标定位中的声线折射修正方法

研究了提高水下目标定位精度的一种误差修正方法-声线折射修正方法.首先根据水下声线传播环境和声速变化规律建立了海水的折射率球面分层模型.然后基于Snell定理,利用射线描迹方法得到从声源到水下目标的声线传播轨迹,从而建立声线的真实传播距离和角度模型.经与声纳测量系统的测量参数比对,建立了水下目标定位中的声线折射误差修正模型.根据实测的海水声速剖面,利用折射率球面分层模型和声线折射修正模型进行了水下目标定位的数值计算.实验证实,采用声线折射修正方法可以有效地提高水下目标的定位精度.     

海底声学特性水平变化引起的声异常衰减

海底底质声学参量是影响浅海中声传播的主要原因之一. 基于一次海上实验中的声传播损失异常现象, 提出了海底底质水平变化的海底模型, 并很好地解释了实验中观测到的现象. 研究结果表明, 海底底质在传播路径上的变化对于水中声传播的影响很大, 在进行声传播问题研究及海底反演中海底模型的选取都应对实际海底的水平变化特性予以足够的重视.     

声学温度场测量中本征声线出射角的求取方法

在利用三角形前向展开法追踪温度梯度场中声线路径的基础上,尝试使用一种新的方法插值法,求取本征声线的出射角.通过使用插值法与传统的打靶法,对具体的温度场模型进行仿真计算,结果表明运用插值法计算本征声线出射角的精度和速度都要优于打靶法.     

粮食中声波传播理论模型的建立及实验验证

 以Biot的流体饱和多孔介质声传播理论为基础,对Biot理论中忽略双相介质间热效应的问题进行了修改,同时将Johnson模型拓广到颗粒介质(粮食)中,认为粮食颗粒间孔隙既有圆柱形又有平行狭缝状,建立了粮食颗粒中声波传播理论模型,利用这一模型对粮食吸声系数进行了计算,计算值与实验值吻合较好.     

小颗粒粮食介质声传播性质研究

从颗粒介质模型出发,对粮食介质中声传播性质进行了研究.结果发现:小颗粒粮食介质系统声学性质与动粘滞率和热效应都有关,除了在低频和高频情况下,空气有效压缩率趋于绝热压缩率外,在中间频率范围,系统的声学性质均受热效应影响,有效压缩率变成复数值,且与空隙的形状有关;粘滞和热效应对声传播速度都产生影响,相比之下,热效应影响更大.     

Sound scattering in dense granular media

The sound propagation in a dense granular medium is basically characterized by the ratio of wavelength to the grain size. Two types of wave transport are distinguished： one corresponds to coherent waves in the long wavelength limit, the other to short-wavelength scattered waves by the inhomogeneous contact force networks. These multiply scattered elastic waves are shown to exhibit a diffusive characteristics of transport over long distances of propagation. Determination of the transport mean free path l^＊ and the inelastic absorption （Q^-1） allows the inference of the structural properties of the material such as the heterogeneity and internal dissipation. The relevance of our experiments for seismological applications is discussed. Moreover, we apply the correlation technique of the configuration-specific sound scattering to monitoring the dynamic behaviour of the granular medium （irreversible rearrangements） under strong vibration, shearing and thermal cycling, respectively.     

倾斜海底情况下声矢量场的计算

根据质点运动方程,给出了基于抛物方程法和简正波法的质点振速表达式,并对水平海底和倾斜海底情况下的声矢量场进行了仿真计算.结果表明,抛物方程法能对倾斜海底情况下的声矢量场进行快速预报.     

多孔泡沫材料的声吸收特性

为了结合泡沫金属兼有的高吸声和高热传导两种特性以进一步提高其吸声性能,回顾了泡沫金属材料的应用和声学建模;通过对泡沫金属和用于制造泡沫金属的高分子基体材料的实验,比较了作者提出的声波通过泡沫金属传播的3种黏滞模型的预测结果,表明所有模型在泡沫金属典型胞元尺寸所对应的低雷诺数范围内是有效的(假定声波为线性,幅值低于160 dB).第一种模型考虑了声波沿平行于刚性圆柱束轴线方向传播时所受到的空气曳力,第二种模型考虑了声波沿垂直于刚性圆柱束轴线方向的传播,第三种模型考虑了声波通过球形节点的传播.结合这3种模型,提出了一种泡沫金属声学性能的综合模型,可以用来预测泡沫金属的声吸收特性.此外,还介绍了一种用于泡沫金属材料基本声传播特性实验的后处理技术.     

三相电抗器立体井型线声源等效模型的建立

通过对特高压变电站内主设备噪声的测量,发现三相电抗器噪声最大,且出现极大与极小值交替现象。说明电抗器噪声在传播过程中存在明显的干涉效应,这也是造成常用商业噪声软件的预测值与实测结果不符的主要原因。为解决此问题,本文基于FEM声固耦合及FEM-BEM耦合理论,使用数值仿真软件COMSOL对三相电抗器声源特性及声源等效模型建立方法展开研究。研究发现三相电抗器噪声频谱中100Hz的声功率级占比全频带声功率级超过90%,说明100Hz是造成干涉效应的主要频率。并基于此频率提出一种通过设置井型线声源的方法建立三相电抗器声源等效模型。结果显示模型仿真计算的预测结果与实测值的趋势基本一致,差异在修正后实现了较高的吻合度。本文研究对三相电抗器设备的噪声预测与治理具有现实指导意义,为特高压输变电工程的进一步精细化设计提供了一种有效思路与方法。