液体中激光束对热弹声源影响的研究

由光声热弹性的基本方程出发，从理论和实验上研究了液体在激光直接照射下产生超声波时激光束半径对声源的影响。在二维情况下，忽略热扩散效应，利用汉克尔积分变换法和最陡下降法，求解热扩散方程和波动方程，得出了位移的解析表达式。讨论了激光束半径对声源指向性的影响，并且数值计算方法和绘图软件，画出激光束半径对声源指向性影响的理论曲线图。     

圆形活塞圆周阵组合声源的远场指向性

为获得强指向性声源,设计了圆形活塞圆周阵组合声源,根据复合系统的指向性理论推导出声源远场的指向性函数.仿真结果表明:声源远场辐射均匀;声频越高,指向性越强;频率一定,活塞半径增大时,声源指向性也相应增强.相比单活塞声源和活塞个数相当的矩形阵活塞声源,该声源指向性较强.对由6片PZT-4压电陶瓷晶片组成的圆周阵水声发射换能器的实测结果表明,测量值与理论值基本一致,从而证明了该指向性函数的正确性.     

光热反射技术测量材料热扩散率的一种新方法

提出一种利用调制光热反射(MPR)技术测量固体材料热扩散率的新方法.通过比较待测样品与已知热扩散率材料幅频特性的差异,得到待测样品的热扩散率.理论分析表明,在利用MPR频响法测量材料热扩散率时,该方法无需测量泵浦和探测光斑半径的大小,可有效地避免泵浦和探测光斑半径的测量误差对热扩散率测量的不利影响.实验结果说明了上述方法的可行性.     

液体热弹光声光穿透效应研究

从热弹光声的基本方程出发,考虑热扩散效应,光穿透效应,电致伸缩效应,对液体中激光激励的声源进行了研究,在一维情况下,通过解热扩散方程和波动方程,得出了位移的一般表达式,讨论了热扩散效应,光穿透效应,电致伸缩效应对声波振幅的影响。     

正八边形活塞声源辐射声场的指向性研究

建立了正八边形活塞声源模型,求出了该声源的声压分布函数和指向性函数.利用Matlab对声源的指向性进行了三维和二维仿真,并与正四边形活塞声源指向性对比,得出了正八边形活塞声源辐射远声场的指向性特点.为正八边形活塞声源的应用和其他声源的指向性分析提供了一定的参考.     

球形正十二面体声源测量近场HRTF的误差

提出了球形正十二面体声源和球形头部的组合模型,利用球谐函数的多极展开和球基函数的旋转变换,得出该模型的双耳声压和近场头相关传输函数(HRTF).然后用HRTF的幅度谱误差分析球形正十二面体声源指向性和多重散射对近场HRTF测量的共同影响.结果表明:随着声源半径的减小和局部脉动单元半张角的增大,声源对近场HRTF测量的影...     

低频声波定向技术研究

应用声呐基阵的设计理论，设计了一种圆柱形组合脉动球源阵。对此声源阵低频声波声场的远场进行了理论分析与仿真研究，表明此声源阵对低频声波具有指向性，通过调整此组合声源阵的结构，可改善对低频声波的指向性。     

基于不同阵元换能器阵列的指向性研究

分别以圆形、圆环形和矩形活塞声源为阵元组成线列阵,得出3种阵列的指向性函数,并对其指向性进行了对比分析.结果表明,阵元的形状、间距、尺寸、数目对指向性有一定的影响,在条件相当的情况下,圆环形阵元组成的阵列指向性最好.     

环状活塞声源辐射声场指向性研究

利用瑞利积分,计算了环状活塞声源辐射声场的远场声压分布和指向性函数,分析了影响辐射声源指向性的几个因素.结果表明,当环状活塞的尺寸一定时,辐射频率增大,辐射声场指向性增强;辐射频率和环宽一定时,随活塞内径增大,辐射声场指向性增强;辐射频率和内径一定时,随活塞外径增大,辐射声场指向性仍增强;辐射频率和外径一定时,随活塞内径增大,辐射声场指向性增强.这表明辐射声场的指向性与环宽无必然因果关系.     

纵振-方形声源辐射声场的计算

指向性是描述声源的一个很重要的声性能参数.边界自由条件下,方形薄板没有位移解析解,加之纵振换能器在激励方形辐射板时与板有一定的接触面积,不能视为点接触,这增加了计算纵振一方形辐射声源指向性的难度.本文基于对瑞利积分公式的离散,结合有限元数值计算方法,计算了不同激励面积下方板的指向性.结果 表明:激励面积将影响方板表面节线分布和纵弯系统的共振频率,进而影响辐射声场的指向性.激励面积较小时,声场指向性较差;激励面积不断增大,方板表面节线组成的圆角正方形逐渐减小且系统共振频率增大,声场指向性逐渐尖锐.     

典型活塞换能器声场分布及其指向性

为了比较分析形状各异的声源声场分布及指向特性,利用瑞利积分和加法定理,计算出5种典型活塞声源辐射声场的远场声压分布和指向性函数,分析了辐射频率和几何尺寸对指向性的影响,并采用MATLAB进行二维及三维的仿真模拟。结果表明,方形(环)活塞的指向性要好于等面积的圆形(环)活塞的指向性;在活塞尺寸不变的情况下,频率增大,所有形状活塞换能器指向性均增强;当频率和外径不变时,内径尺寸对环形活塞指向性影响较小;当频率和内径不变时,外径越大,环形活塞指向性越好。     

被动调Q固体激光器输出脉冲宽度控制

采用LD泵浦,实现了Nd:YVO4/Cr4 :YAG被动调Q激光运转。考虑激活介质热效应及泵浦光强和腔内振荡光强的空间高斯分布,给出LD泵浦Nd:YVO4/Cr4 :YAG被动调Q激光的耦合速率方程组,经数值求解,获得了脉冲宽度随饱和吸收体在激光腔内位置和泵浦光在激活介质内分布的变化关系,理论计算与实验结果相符。     

岩石内含物对激光破岩的影响

根据非定常传热原理分析了高斯激光光束作用到岩石表面时岩石内部的温度场分布情况,应用温度场分布结合热应力方程的方法分别模拟了岩石内部有无内含物时的热应力分布情况。数值模拟结果表明,同一激光光束作用相同时间,有内含物的岩石在内含物边缘附近产生的热应力比无内含物的大,即相同的激光功率和照射时间分别作用到有无内含物的岩石时,有内含物的岩石碎裂的可能性更大。在自然界中大多是含有杂质的岩石,该研究为含有内含物情况下的激光破岩提供了理论依据。     

基于球麦克风阵列的三维空间多声源定位

由于球麦克风阵列本身结构的特殊性,目前它广泛的应用于声场录制、波束形成、声场重现和声场分析等等领域.利用球麦克风阵列的对称性进行三维空间的多声源定位,和传统的声源定位方法不一样,通过分析声波传播的物理特性,采用球谐函数声场分解的方法,研究和探讨了离散的球麦克风阵列求解多声源情况下球散射声场球谐系数的方法,同时采用球傅立叶变换的方法分析了多声源情况下声场的指向性因子的变化情况,并由该指向性因子的等高线图确定了三维空间中的各个声源方向.同时还大致分析了麦克风阵列的离散化所导致的声场分解的误差,讨论了麦克风阵列的大小、麦克风位置以及声场分解模态的高低对声源定位精度的影响,最后采用了遗传算法对球麦克风阵列的麦克风位置进行设计和优化,提出了在有实际应用条件限制下设计优化球麦克风阵列的一种方法.计算机模拟表明,基于声场球谐系数求解和球傅立叶变换的方法可以同时有效的确定三维空间中任意方向的多个声源的方向.     

均匀脉动柱面声源阵高频辐射远声场特性的研究

由均匀脉动柱面高频辐射远声场处速度势函数 ,导出一类均匀脉动柱面声源阵高频时远声场处速度势、声压、声强公式。通过分析知 :这种结构的声源高频辐射具有方向性。     

潜艇涡量场和流噪声等效声中心的数值预报

为了实现潜艇湍流噪声及其等效声中心的数值预报,在分析SUBOFF潜艇拖曳和自航状态下涡量场的基础上,采用大涡模拟与声学边界元相结合的方法,在频域内预报了流噪声空间分布、测点谱源级曲线和声指向性,求取了等效声中心位置并分析了其受螺旋桨旋转作用的影响.计算结果表明：附体与艇体结合部马蹄涡和附体端面诱导项链形涡对是潜艇涡量场的主要特征,且马蹄涡系具有较高的强度和稳定性;附体尾涡脱落频率存在19.22Hz的线谱,且在尾涡测点谱曲线中得到明确体现;随着频率增加,流噪声蝶形指向性对应的辐射瓣状区间数随波数增加,且正横方向声压要强于首尾方向;流噪声等效声中心位于距艇艏0.46倍艇长处,在10Hz～1kHz内总声源级为95.09dB;艇艉桨对附体马蹄涡系影响较小,但促使等效声中心迅速移至艇艉.     

对声致发光单气泡半径计算

从Keller-Miksis方程出发,推导出声致发光气泡半径微分方程,通过数值计算,计算出不同驱动声压,不同驱动声压频率下的气泡半径,讨论了驱动声压,驱动声压频率与声致发光气泡半径的关系,得到理论计算结果与实验数据很好的吻合.     

高速列车受电弓气动噪声数值模拟

受电弓作为高速列车主要噪声源之一,是一个包含许多部件的复杂结构。为研究受电弓气动噪声的主要噪声源以及远场气动噪声特性,基于计算流体力学开源软件OpenFOAM,采用大涡模拟结合K-FWH方程的联合方法,探究受电弓在250 km/h、300 km/h和350 km/h等不同速度下运行时的流场及气动噪声特性。通过模拟受电弓在不同速度以及不同开口状态下的运动,得到受电弓的频谱特性以及噪声源分布规律。结果表明,高速列车受电弓引发的远场气动噪声主要是低频和中频噪声,并且噪声频谱具有明显的主频。而远场噪声指向性方面,受电弓产生气动噪声具有偶极子特性,噪声主要向尾流斜上方传播。受电弓不同开口方向,所诱发的噪声声压级并不相同,闭口状态诱发的声压级更大。研究结果能为日后降低高速列车受电弓气动噪声的研究以及工程降噪问题提供理论参考。