计算机声场模拟软件ODEON及其应用

本文介绍了计算机声场模拟软件ODEON的准确性、特点、算法及其使用方法，并且结合实际工程探讨了ODEON软件在声场模拟方面的应用。．     

火箭强噪声模拟装置单元辐射器出口形状对远声场特性的影响

建立了火箭强噪声模拟装置辐射器不同出口形状声辐射器的远声场特性计算模型.仿真分析了被截面积的大小对被截圆形出口声辐射器远声场特性的影响.在不同输入信号频率下,比较分析了圆形和被截圆形出口声辐射器远声场特性,为小型化火箭强噪声模拟装置设计提供理论指导.仿真结果表明,当被截面积较小即圆心到被截边的距离大干某个值时,被截圆形口面声辐射器远场声压和指向性基本不受影响,远声场特性与圆形口面声辐射器一致.     

220 kV城市户内变电站声场模拟与分析

为了有效地治理城市户内变电站日益严重的噪声污染,建立仿真模型对变电站机房内部以及居民区的声场分布进行计算.以南京大行宫220 kV变电站和富城220 kV变电站为例,使用ANSYS 11.0 SP1软件对变电站主要噪声源--主变压器室和电抗器室内部声场进行模拟与分析.使用LMS SYSNOISE软件对变电站外距主变压器室45 m处的居民区声场进行模拟计算.模拟结果表明:主变压器室的噪声声压级在频率为63 Hz时达到最大值90.6 dB.电抗器室的噪声声压级在125 Hz时达到最大值93.0 dB;居民区的噪声声压级为47.51 dB,夜间噪声超标.声场模拟值和现场实测数据吻合良好.通过修改模型中的相关参数,此模型可较好地用于同类变电站的声场模拟与预测,以便结合隔声、消声、吸声及隔振技术制定噪声控制的优化方案.     

飞行器仪器舱混响室声环境实验研究和数值模拟

针对飞行器发射、飞行中的环境噪声问题,进行了飞行器的混响室噪声实验.在噪声实验过程中,以特定规范谱为声压级控制谱来调节混响室声场,使测量的噪声谱与控制谱接近,模拟飞行器的飞行环境进行了3次不同声压级的噪声实验,得到了实验件的内部声场和结构加速度响应.在实验的基础上,利用统计能量分析法对飞行器噪声实验进行了数值模拟.研究结果表明:在噪声实验中,飞行器内部的声场低于外部混响室的声场,但内、外最大声压差相差不大;结构的响应与结构刚度有关.数值模拟结果与实验数据的对比表明,统计能量分析方法在250 Hz以上的高频段模拟结果较好,而在250 Hz以下预示精度存在较大差别,说明利用统计能量分析方法进行中高频段噪声环境预示是可行的.     

90°弯管的流场中涡相互作用对声场的影响

运用Fluent软件中的大涡模型对90°弯管中的非定常湍流场进行了数值模拟,在流场计算的基础之上,采用FW-H方程研究声场行为,得到5个不同截面的声压随时间变化关系图.从模拟结果可知,流场在一定的外界条件下会产生二次涡,这些涡与涡之间的相互融合或分裂产生了一定的声压.进一步给出5个不同截面流场和声场的变化情况,以及不同时刻涡和涡之间的相互作用对声场的影响.针对流场的5个特定区域,在其截面上选取5个监测点,利用FW-H方程进行计算,结果发现声场中声压随时间的增加先达到极大值后迅速趋于平稳.     

城市声景观

简要叙述了一系列关于城市声景评价、模拟以及预测的综合研究，这些研究特别着眼于城市公共开放空间，其中声景评价重点研究各种声学、环境、社会、人口、心理、文化和行为因素对声景质量的影响，以及描述声景的主要因素，这部分研究主要建立在一系列在欧洲和中国进行的声景调查的基础上．发展了计算小尺度城市区域的声场模拟模型，包括基于声能的虚声源法、声线追踪法、radiosity法、声线追踪／radiosity综合法，以及城市声场可听化技术，然后利用这些模型对小尺度城市区域的声场基本特征以及建筑设计和城市规划的作用进行了分析．最后，运用人工神经网络技术以及序数逻辑回归技术，提出了一个预测声景质量的模型工具，其输入包括设计的空间和声源情况以及使用者的社会、人口及行为特点等．     

脉冲激光线源热弹激励的圆柱表面波声场

将脉冲激光线源的热弹激励等效为一横 (S)波源的切变效应 ,导出了光激圆柱声场的积分表达式 ,采用留数理论进一步得出了圆柱表面Rayleigh波声场的表达式 ,用数值求导和快速傅立叶变换 (FFT)技术数值计算了铝圆柱Rayleigh波的瞬态位移波形 .计算结果表明 ,圆柱Rayleigh波在传播距离较小时 ,与平界面Rayleigh波相似 ,随传播距离的增加 ,由于频散加剧 ,Rayleigh波形状、相位逐渐发生变化 .     

煤矿掘进工作面不同声源位置下声场分布

煤矿掘进工作面噪声污染严重,影响井下作业人员身心健康与安全生产。为了解噪声源位置改变时煤矿掘进工作面声场分布情况,基于煤矿实例建立掘进工作面物理数学模型,采用数值模拟和实验验证相结合的方法,分析噪声分布特征及噪声源位置变化对声场的影响。研究结果表明：噪声源靠近壁面或地面时,工作面内声场分布较紊乱,产生的高噪声区域较广,不利于工作面的噪声衰减;当两个噪声源的相对距离在10 m以内时,声压级衰减曲线呈“W”型,当两声源相对距离超过10 m时,声压级衰减曲线呈“M”型;实验测试与数值模拟结果基本一致,验证了搭建的模型及模拟结果的可靠性。研究结果可为煤矿掘进工作面环境噪声的预测与控制提供了依据。     

声场的分析及其与电磁场的模拟

本文提出了声场的一种分析方法。将所得结果与电磁场方程类比，说明两种场分析及其相互作用的某种直接联系。从此道入手的进一步分析，有可能深层次说明声电耦合的理论机理。     

气泡体积比对流体中超声声场分布的影响

当超声作用于装有液体的有限容器中时,液体中的气泡对超声波辐射具有一定阻尼作用。通过对流体在超声作用下的声场分布的比较分析,探讨气泡的体积比对流体中超声声场分布的影响。结果表明考虑空化泡在流体中引起的阻尼效应的计算结果与铝箔腐蚀结果比较相符,流体中气泡体积比对流体中超声声场分布有重要影响。在稳态线性声波波动方程基础上作进一步计算的方法只有当流体中的气泡体积比在一定的范围内才可行。     

高频超声清洗中声场分布的仿真及实验研究

高频超声乃至兆声清洗广泛应用于半导体器件的超精密清洗,可以有效去除纳米颗粒污染。其中,声能在声场中的分布决定了清洗效果,包括去除均匀性和清洗对象破坏。对于矩形清洗槽内的声场分布,采用简正分解理论直接求解声压分布。结果表明,兆声声能集中于声源辐射轴所在的局部区域,声压波腹和波节分布反映声源振动面形状,而超声波声能扩散至全声场。采用水听器对超声波声场声压分布进行测量,与理论结果相符。由于截断误差和非线性空化误差的存在,理论值小于实验测量结果。     

不同声学边界长空间内声场传播的相干模型

由于长空间的特殊空间尺寸,基于传统室内声学理论所假设的扩散声场分布规律和混响规律在长空间不完全适用.基于几何声学的虚源法可以对长空间的声场的传播进行研究.然而,虚源法建模忽略了长空间中声线在边界多次反射产生的干涉效应.在虚源法的基础上,通过对虚源之间的相干求和,考虑了多次反射形成的无限个虚源之间的干涉效应,并且将各不相同的边界阻抗率加入到模型中,实现了一种预测矩形长空间中声场的传播的复虚源模型.实验所用长空间的墙壁分别是密度板和吸声材料,以模拟不同的阻抗边界.实验采用衰减系数逾量描述数值模拟和实际测量的结果.实验证明了所提理论模型的有效性,所提理论模型的预测结果可以较好地模拟出不同边界长空间声场的衰减趋势,反映出不同频率的声波在长空间中的传播趋势,比基于声线法的软件ODEON的结果更接近实验结果.     

矩形混响室中试件吸声测量结果的检验（Ⅰ）

混响室常用来测量声波无规入射条件下试件的平均吸声系数，在实际测量时，各个混响室对同一试件的吸声系数的测量结果偏差很大，混响室之间的测量值不具有可比性．作者认为，衰变声场为一瞬态扩散声场是伊林混响公式成立的条件，传统有关“扩散”声场的定义可以作为瞬态扩散的极限；各混响室对同一试件测量偏差很大的原因是其室内的衰变声场不是一个瞬态扩散声场     

声场中光波传播特性的研究

利用量子理论对声场中光波的传播特性进行了研究 ,分析了声波与光波在相互作用中能量与动量的传递过程 ,给出了光波在声场中受声波调制后的频移量 ,提出了一种利用声光偏转效应对光波强度及传播方向实现主动控制的方法     

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.     

初始声能分布对具有扩散反射边界的房间中声场松弛的影响

为了研究在给定房间中声场松弛的模式是否惟一的问题，文中在一个具有完全扩散反射边界的长矩形房间中，于不同位置设置声源以提供不同的初始声能分布，初步研究了房间初始声能分布对声场松弛的影响．研究表明，不同的初始声能分布引起的声场松弛模式不同，甚至有很大差异．因此可以得出结论：一个给定的房间中具有多种声场松弛的模式．     

复合自由度波导抑振器的振动声辐射模态

针对附连在无限大障板上的复合自由度波导抑振器(Combined DOF Waveguide Suppressor),用等效的Timoshenko梁理论描述了它的自由振动并确定了该问题的精确解.基于声辐射模态理论研究了波导抑振器声能量辐射和声场中声能量传递的性质;给出了用声强形式表示的声能量辐射模式和声能量传递模式.结果表明,表面声强和空间声强可以分成两部分,一部分将辐射的能量传递到远场;另一部分表现为抑振器本身与外部流场之间能量的交换.     

基于声全息的超透镜成像改进方法研究

针对空间Fourier变换的倏逝波近场声全息研究方法存在的缺陷,提出了在近场用声学超透镜代替离散分布在全息面上的声传感器的改进方法。先将声源信息汇聚于一点,再用声压传感器在聚焦点采集声源信息,实现声源识别、定位以及重建,从而有效地避免因离散采集而带来的"窗效应"和"卷绕误差"。建立物理模型,运用COMSOL软件模拟仿真,得到入射波与透镜汇聚声波的能量值比值接近1,成像效果良好,应用前景广阔。     

基于虚拟方法的混响箱设计及实验验证

混响箱常用于材料隔声、吸声实验研究中,因此混响箱的设计对于实验的可靠性有着重要影响.混响箱的传统设计都是基于混响声场特性,其效率较低,可靠性也较差.为此,设计了一种复合结构的混响箱模型,通过统计能量分析(SEA)法对复合结构的隔声特性进行了仿真分析,用边界元方法(BEM)模拟混响箱内的声场分布,依据仿真结果对模型进行优化,最终获得具有足够隔声量和均匀声场的混响箱模型.对基于仿真模型制作的混响箱进行隔声实验,结果表明,在400,Hz以上频率范围内,混响箱的隔声量高于50,dB;混响箱内不同位置的声压级相差不超过3.5,dB.镁合金板的隔声实验结果与质量定律及统计能量分析所得结果吻合良好.可见,采用复合结构箱体能实现良好的隔声效果,借助于统计能量法和边界元方法对混响箱进行设计是行之有效的.     

Non-central zone 3D sound field reproduction for multichannel system

The 22.2 multichannel system and its simplified system with 10-channel and 8-channel have been proposed, which brings people 3D listening experience. But these systems could only accurately reproduce sound field at a central listening point which is called sweetspot. In order to solve this problem, this paper proposes a non-central zone sound field reproduction method PVMDZ(particle velocity matching between different zones) based on the physical property of sound. The proposed method matches the physical property of sound of non-central zone in reconstructed sound field with that of central zone in original sound field, so the reproduced non-central zone would produce the same listening experience as the central zone of the original system does. By experiments, we compare the performances of the proposed method with the traditional one, and the result proves that the sound field error of proposed method is reduced.