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.     

六边形活塞声源辐射远场研究

利用瑞利积分，计算了六边形活塞声源辐射远场的声压分布以及指向性公式，并对指向性公式进行仿真研究．结果表明，与圆形、方形活塞的辐射远场相比，在声波频率、活塞面积相同条件下，六边形活塞声源的辐射远场相对比较均匀。     

方形环状活塞声源的辐射声场研究

研究了方形环状活塞声源的辐射特性,利用瑞丽积分,计算了它的远场辐射声压分布以及指向性公式。并绘出了辐射声压的远场指向性图,同时与圆形环状活塞声源的指向性作了对比．结果表明,当方形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;在同一声波频率以及相同尺寸的情况下,方形环状活塞要较圆形环状活塞的远场指向性更尖锐．     

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。     

方形活塞声源辐射阻抗的数值计算

利用高斯数值积分方法,推导了方形活塞辐射阻抗的三重积分表达式,计算了方形活塞声源的辐射阻抗.结果表明,方形活塞的辐射阻抗是波数和活塞边长乘积的函数,系统在高频段向外辐射的声功率比低频段大,高频段同振质量比低频段小.     

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.     

基于有限元方法求解薄方板弯曲振动辐射声场的指向性

在有限元模态分析的基础上，通过计算离散偶极子声源辐射声场的惠更斯第二积分公式，得到了无障板的、边界自由方板高频辐射声场的指向性．通过与用瑞利积分公式计算结果对比，证明了惠更斯第二积分和瑞利积分公式在计算无障板平面辐射器偏离法线小角度范围内的高额辐射声场时是等效的。     

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.     

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.     

厚圆盘基频振动声场指向性

 指向性是描述声场特性的一个重要指标.因中厚盘弯曲振动的解析解难以得到,数值计算了3种边界条件下弯振厚圆盘基频振动下的辐射声场指向性.计算结果表明,对几何尺寸相同的厚圆盘,在基频振动模式下,固定边界下弯振厚圆盘辐射声场指向性最尖锐,简支居中,自由边界盘的辐射声场只有旁瓣,没有主瓣,指向性不好.与线度相同的薄圆盘相比,厚圆盘的指向性更加尖锐.     

矩形板条纹振动模式指向性计算

从矩形薄板的振动特性出发,提出了一种改进的弯曲振动矩形板.因该板在自由边界下无解析解,作者应用有限元法,将自由边界弯曲振动辐射面进行离散、提取模态参数并进行处理.结合瑞利积分编制程序,求出了自由边界矩形板条纹振动模式的辐射声压及指向性,并与改进前的矩形薄板的指向性做了对比.结果表明,改进后的矩形薄板轴线方向上的指向性比改进前的明显尖锐.这对矩形板作为弯曲振动辐射源的应用提供了一定的依据.     

弧向裂纹圆板的振动与辐射声场

目的探究弧向裂纹对薄圆板声振特性的影响规律。方法用瑞利-里兹方法求解弧向裂纹对周界固定薄圆板振动特性的影响。在有限元模态分析的基础上,导出数据,利用离散瑞利积分,求解人工裂纹圆板前五阶模态辐射声场在距离板中心0.5 m的球面上的声场指向性,探究裂纹对辐射声场的影响规律。结果弧向裂纹位于a/2附近时,周界固定裂纹圆板的振动基频随裂纹长度的增加而降低;得到了裂纹圆板低阶模态辐射声场指向性。结论可用于裂纹圆板声振特性研究。     

脉冲激光线源热弹激发超声导波的数值研究

考虑激光作用过程中材料热物理参数随温度变化的非线性效应,在两维平面内建立了平面应变有限元模型,基于热弹耦合理论数值模拟了脉冲激光线源辐照金属铝板表面激发超声导波的物理过程.数值模拟分别得到了脉冲激光线源在厚度为1 cm与0.2 mm的铝板中激发出的声表面波与Lamb波的时域波形.其中声表面波包括掠面纵波、表面横波与瑞利...     

超声参差宽带阵优化指向特性的计算机模拟

应用声压迭加原理，得到了参差调谐超声宽带基阵换能器的声压响应函数及声压指向特性，并应用波束等价的方法对波束分布的指向特性进行了优化模拟研究．通过对较优波束指向特性进行模拟，可以得到一个具有较优指向特性、布阵合理、阵元频率可参差调谐的宽带阵列换能器的布阵方案，为超声基阵换能器的设计提供了一个新途径．     

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。     

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.     

组合圆形活塞声源远场指向性理论研究

基于镜像原理,推导出组合声源在有限空间中的指向性公式,并运用Matlab软件进行模拟.结果表明,与无限大障板情况相比,基于镜像原理的组合声源远场指向性更能真实反映声化学反应器内声场的分布.