管道内旋转声源频域声场的数值仿真

为准确计算管道内的旋转声源声场,研究基于改进的点源模型和边界元法的声场仿真方法。首先从时域上将旋转点声源离散为均匀分布在旋转轨迹上的有限的静止点声源,通过静止点声源的依次发声模拟旋转点声源的发声过程;将时域声源变换到频域,然后结合边界元方法即可计算得到管道内所有离散的静止点声源声场,该声场即为旋转点声源声场。验证基于改进点源模型计算旋转声源自由声场以及利用边界元方法计算管道内静止点声源声场的可信性,以泵喷推进器为对象,将泵喷叶片分块划分并等效为偶极源,计算分析导管内的叶轮声场。研究结果表明:以改进的点源模型和边界元法为基础的管道内旋转声源声场仿真方法是有效易行的;对导管内叶轮声场而言,入射声场与散射声场存在较大差异,导管对径向测点处叶轮声场影响较大,对轴向测点处叶轮声场的影响可以忽略。     

粗糙海面对空气中声源激发水下声场的影响

提出一种计算粗糙海面条件下空气中声源激发水下声场的方法,并通过数值仿真研究粗糙海面对水下声场的影响.在波数积分模型的基础上,采用微扰法将声场分为平均声场和散射声场之和.其中,平均声场采用国际流行的波数积分模型OAST计算,散射声场采用自相容扰动法计算.对不同风速、不同声源频率条件下的声场进行仿真,结果表明风速越大、声源频率越高,总声压变化范围越大,同时,水下接收到的平均声压和均方声压受到的影响越大.     

空气中圆形平面发射器参量源声场计算与模拟

基于空气介质的非线性性质,改进伯克泰线源端射阵计算模型得到正轴声场解的局限,提出一个圆形平面发射器参量源辐射声场数学模型,以参量点声源的距离和再现声场点的距离的关系作为分割点,对参量点声源到再现声场点的距离作不同的夫琅和费近似,在计算差频波再现声场的同时获得正轴和偏轴方位的声响应.将数值计算模拟结果和实验结果比较,该模型能够更准确地表现二次再现差频波声场的分布状况.     

基于声比拟法的埋地输气管道泄漏数值模拟

为研究埋地天然气管道泄漏声源的特性,运用声比拟法(FW-H)与CFD理论对管道泄漏声场进行仿真模拟,计算泄漏声场气动噪声源的类型与声强信号,为检测和定位泄漏点位置奠定理论基础。结果表明：埋地管道发生泄漏后,管内流体速度分布均匀,管外土壤中泄漏流体的速度变化梯度较大;管道泄漏的主要声源是偶极子与四极子声源,其中偶极子声源集中在管道内壁面,四极子声源集中在管道外的开阔区域;随着埋地管道内压的增加与泄漏口直径的扩大,泄漏声场的声波强度逐渐增大,但泄漏口直径变化所引起的声强增幅程度远小于内压变化所引起的声强变化。     

飞机巡航近场噪声经验预测方法研究

巡航状态下的机体表面噪声,其声源分为点声源和分布式声源.推进系统噪声中,风扇、压气机、核心、涡轮噪声可视为点声源,采用飞行修正的远场噪声预测方法.喷气噪声和机体噪声(机翼或尾翼后缘噪声、机身湍流边界层噪声)则为分布式声源,采用工程近场的方法进行预测.采用噪声源半经验参数关联模型,发展了巡航条件下的机体表面噪声预测计算方法.该计算方法可以对飞机机体(机身、机翼或尾翼等)外表面声场进行预测,并能够对各噪声源的辐射特性进行计算.以ARJ21-700为例:飞行高度10 000 m,飞行马赫数0.7,对机背表面(纵轴)5个点进行了声场预测.计算结果表明:风扇噪声是巡航条件下的最主要声源,其次为涡轮噪声、后缘噪声以及喷气混合噪声,各观察点的次要噪声源有所不同.     

NACA-65-0012振荡机翼远场气动噪声的预测研究

基于声波发射时间编写了远场噪声预测的Kirchhoff积分程序,并通过静止介质中的静止点声源与匀速运动点声源的远场噪声预测验证了积分程序的可靠性.结果表明,该Kirchhoff积分程序可以获得远场噪声的有效声压和声场指向性分布.在来流马赫数为0.5且不计黏性的条件下,结合非定常流场计算程序与Kirchhoff积分程序对二维孤立振荡叶型诱发的远场噪声进行数值预测,获得了远场观察者的瞬时声压和声场指向性分布.研究表明,在30°,120°,210°和315°方向声压有效值较大.     

利用声场重构预估声源辐射声功率

针对中低频声辐射,提出了基于声辐射模态、利用声场重构进行声功率预估的方法.通过声场重构获得声源辐射的整个声压场,基于远场径向积分来计算声功率,推导出了辐射声功率计算公式.以平板声源为例进行仿真验证,讨论影响预估精度的一些因素,分析声场重构法预估声功率的稳定性,并与工程测量法进行对比分析.结果表明,由于声场重构法基于近场测量,能够获得远场足够多的信息,在测点不多的情况下可以达到更高的预估精度,并且具有很好的稳定性.     

球面等间距阵列声场聚焦特性研究

采用超声波的相控阵聚焦技术，设计了一种球面等间距点声源阵。研究了此声源阵声场模拟计算理论，并对此阵的声场特性进行了仿真研究，模拟结果表明此声源阵对声波具有较好的聚焦效果，通过调整此声源阵的结构参数，可改善对声波的聚焦性能。     

声源聚集度的波叠加法虚拟源强配置

针对虚拟源强的配置方法影响声场重建精度的问题,提出了一种声源聚集度分析法用于虚拟源强配置。根据各个点源的位置坐标,以每个声源为中心,采用一定的半径进行搜索,计算出声场的声源聚集度,并按照声源聚集度进行聚类分析。按照聚集度的不同将声源分为3类,然后通过重心法求出虚拟源强的坐标,进而实现虚拟源强的配置。通过理论分析和仿真验证了此方法的可行性。研究结果表明:声压幅值误差的最大值为1.812%,初相位误差的最大值为1.617%,声场重建精度得到了显著提高。采用3类虚拟源强的配置,克服了虚拟声源分布与声源表面的共形问题,更适用于结构复杂的振动体。     

高速公路隧道内噪声声场分布特性

针对某高速公路隧道,把隧道壁及路面设置为全反射边界条件,以点声源作为基本噪声源建立了足尺有限元分析模型。利用LMS Virtual Lab软件对模型进行有限元分析,对隧道内声传播介质——空气进行声传播计算,研究了点声源条件下隧道内声场的分布特性及声源频率和位置对声场分布的影响。研究结果表明:公路隧道内噪声主要分为两大区域分布,贴近界面呈明显的规律性声压叠加与消减的声场紊乱区及远离界面的声场稳定区。声源频率从250Hz逐步增加到1 000Hz时,紊乱区的范围由距离隧道壁2.3m以内范围向0.7m以内递减;声源位置不同时,仅影响到声源附近5m范围内的声场,隧道内整体声场仍符合前述分布规律。参数分析表明隧道内噪声场主要分为平均声压级较高的紊乱区和较低的稳定区两大区域,声源频率会影响两区域分布范围,声源位置仅能影响声源附近小范围声场分布,对隧道整体声场影响不大。     

条形波导的三维标量FDTD法分析

发展了一种实用的对条形结构波导中光的传输特性进行模拟计算的三维标量时域有限差分(FDTD)数值计算方法,并对在电吸收调制器条形波导中的光场分布进行数值模拟计算,得到了在条形波导中光传输方向上不同横截面上的光场分布形式,这些光场分布是由波导中不同模式场叠加形成的,反映了波导中多模干涉的现象.数值模拟计算的结果与实验测试结果相一致,证明了这种三维标量FDTD法应用于条形光波导结构分析的有效性.此方法具有掌握容易,计算分析简便等优点,适用于条形结构波导的设计、模拟和特性分析.     

极坐标系下麦克斯韦方程的分裂时域有限差分方法

将直角坐标系下的分裂时域有限差分方法（S—FDTD）推广到极坐标系情形中,提出了极坐标系下,带有理想导体边界条件的麦克斯韦方程的分裂时域有限差分方法（PS—FDTD）,分析了此方法的相容性和截断误差,并通过对奇点的特殊处理给出了计算方法和步骤．数值算例验证了该方法的有效性．     

基于GPRMAX的探地雷达图像正演模拟

利用基于时间域有限差分法模拟软件GprMax软件进行探地雷达地质图像的模拟过程,并模拟了二维和三维的探地雷达模型。     

一种节约内存的局部一维减缩时域有限差分方法

为了提高电大尺寸目标电磁计算效率,提出了一种用于克服时域有限差分算法稳定条件限制、降低计算所需内存的新方法。证明了即使在无源区域,局部一维时域有限差分法所给出的电磁场量不满足零散度关系,并推导了该散度关系的具体表达式。基于该非零散度关系和麦克斯韦旋度方程,将三维局部一维时域有限差分法与减缩时域有限差分法相结合,从而得到三维的局部一维减缩时域有限差分法。通过仿真计算证明该方法与LOD-FDTD方法的计算结果一致,具有良好的计算稳定性。     

平面点电荷体系的电场线模拟

由于获得平面内不共线的点电荷体系的电场线方程的解析式十分困难,用传统的解析法模拟平面内任意点电荷体系电场线有很大的局限性。文中结合电场方程和泰勒展开式,利用电场线的性质,提出一种新的方法来模拟点电荷体系的电场线,打破了解析法模拟电场线的局限性,适用于平面内任意分布的点电荷系统。首先对这种新的模拟方法进行了公式推导,然后给出了模拟算法,并用Mathematica对两种平面内的三点电荷体系的电场线进行了模拟。     

使用Z变换FDTD法计算仿真色散媒质中电磁场

在使用FDTD法计算仿真电磁波在复杂色散媒质中的传播时，由于介电参数的复杂性往往给实现带来很大的困难，因此有必要对常规的Maxwell方程做出修改，使得FDTD迭代式能更独立于媒质函数，有利于程序通用化；基于此使用Z变换法把FDTD法应用到复杂色散媒质电磁场计算中；最后给出了一维情况下的仿真图．使用上述z变换法可以简便对于色散媒质FDTD法计算和编程．     

FDTD／MoM用于耦合口径辐射的数值仿真

对屏蔽体耦合口径的辐射问题进行数值仿真时，导体盒内部结构的复杂性，以及导体盒外部近场到远场的变换是其中的难点所在．时域有限差分法（FDTD）可以处理内部结构复杂、非均匀介质的情况，而矩量法（MoM）擅长处理电大尺寸的辐射问题，因此可以把2种方法相结合来处理此问题．在导体盒内部由于结构和介质上的复杂性，使用了FDTD，在计算导体盒外部远场情况时，使用基于电场积分方程（EFIE）的MoM来变换到远场，从而解决了导体盒耦合口径的辐射问题，节省了计算机内存和计算时间．     

微波在白血病无损探测中的应用—数值结果

本文讨论应用微波对白血病进行无损探测的可能性。在建立柱坐标系下分析人体小腿微波散射特性的时域有限差分算法模型的基础上，具体计算了三种不同微波频率下人体小腿上部的微波散射特性及白血病的存在对其产生的影响。数值结果表明，当存在白血病时人体小腿上部的微波散射特性有较大变化，据此可以判断白血病存在及其病变程度。该技术可应用于白血病的无损探测及治疗过程中的监测。     

电磁连铸复合式结晶器内电磁场的数值模拟

通过简化条件下的理论推导和实验测试分别对交变磁场和静磁场计算方法进行了验证,在此基础上对电磁连铸复合式结晶器内的磁场进行计算,并分析了有无结晶器条件下两种磁场的相互影响·分析结果表明,该项技术是可行的     

FDTD/MOMTD混合方法在探地雷达散射问题中的应用

为了分析和研究探地雷达的地下散射问题,构建了时域有限差分法和时域矩量法相结合的混合方法,并采用该混合方法进行仿真,当散射良导体距离地面高度不同时,计算得出探地雷达接收天线中心馈电点的电流波形,通过定性和定量分析证明该混合方法所得的结果的正确性.