声学多孔材料的孔结构优化

介绍了一种基于微结构的声学模型,可用来对多孔材料的微组织结构进行优化,从而使多孔材料具备最佳的声学性能.该模型是一种适用于低雷诺数的非稳态线性声学模型,主要微结构考虑平行排列的柱形杆件或圆球列阵,包括3个子模型:①声波传播方向平行于圆柱形杆件的子模型;②声波传播方向垂直于圆柱形杆件的子模型;③声波在圆球列阵中传播和吸收的子模型.前2个子模型通过考虑多边形周期边界条件的影响,计及了相邻圆柱形杆件间的交互作用.由于模型是线性的,因此可以结合起来描述任意角度入射声波的传播特性.第3个子模型可用于描述胞状多孔材料中节点处的情形.文中利用这3个子模型来扩大吸声材料的设计空间,根据不同用途所要求的声学特性计算最优的胞元结构,并对这种模型的应用领域进行了分析讨论.     

烧结金属纤维材料的吸声模型研究

根据金属骨架多孔材料的特点,在Biot-Allard刚性骨架多孔材料内流吸声模型的基础上,考虑金属的热导特性,推导出一种新的、形式较简单的有效体积模量表达式,从而得到了一种扩展的吸声模型.利用该扩展吸声模型对单层烧结不锈钢金属纤维板、2层及3层梯度组合金属纤维板的吸声特性进行了理论计算,并进行了相应的实验测试.研究结果表明,金属骨架对材料低频段的声吸收具有一定的强化作用,烧结作用使得纤维小幅振动对材料声吸收的贡献减小,与Biot-Allard模型相比,采用扩展模型计算出的烧结金属纤维材料的吸声特性理论结果与实验测试值在总体上更为一致,尤其是对高频段表面声阻抗率的计算.     

泡沫铝吸声系数的量纲分析

量纲分析是定性与半定量分析物理问题的重要方法之一，通过对影响泡沫铝吸声性能的结构参数的分析，利用瑞利分析法对泡沫金属的吸音性能进行了研究，尝试提供一种测量和计算相结合的新方法来预测泡沫金属的吸声性能．     

静水压力下吸声覆盖层的声学性能分析

基于圆柱型空腔吸声覆盖层的二维解析理论,在只考虑黏弹性圆柱管中最低阶轴对称波的条件下,推导出圆柱管的平均阻抗,将变截面圆柱型空腔腔体单元近似为截面呈阶梯变化的多个圆柱管组合,用传输线组合描述整个腔体单元,以简化吸声覆盖层声学性能参数的计算方法;利用有限元软件分析了静压条件下吸声覆盖层的腔体单元变形,结合简化计算方法分析了静压对吸声覆盖层声学性能的影响.结果表明,静压作用于吸声覆盖层引起了腔体单元厚度减小和空腔半径缩小,使得吸声覆盖层的低频吸声性能变差,且吸声峰值向高频方向偏移.     

三角阵列超材料的声传播特性

为了使声波产生不同于传统天然声学材料的反常传输特性,采用COMSOL有限元方法模拟了声波在局域共振型声子晶体中的传播特性,给出了二维三组元局域共振型声子晶体的振动机制,并以原胞为基础构建了三角形阵列的声学超材料模型,探究声波与该模型内原胞间的局域共振特性。仿真结果表明,从三角阵列模型底边入射的平面点状及线状激励声源在受到模型的调控后都会重新在顶角处汇聚成焦点;通过入射由三角阵列构成的矩形模型能实现点源的低损耗搬移效果;将两至三个相同的三角阵列组合成平行四边形和梯形模型后会产生平面声波的变向传输。模拟结果显示,此种以原胞为基础的三角形声学超材料阵列模型,在共振频率下会产生反常声学现象,并且随着模型构造的改变,其共振特性也会随之变化,产生不同的反常声学现象。研究结果可为声隐身、声探测及声波低损耗定向传输等研究提供新思路。     

汽车用防声材料的SEA参数预测

声学特性的预测工具已经被应用于计算声音包对声腔阻尼的影响.文中基于转移矩阵法,提出一种能够预测多层结构防声材料声学特性的方法.该方法通过考虑绝缘部分与结构的非均匀特性,允许在统计能量分析SEA软件外计算多层绝缘元件的数量.将该方法用于预测修正元件的传播损耗,结果表明预测结果和实验结果符合较好.     

偶极子噪声在均匀流管道中传播的声学模型

通过建立对流FW-H方程与薄壁边界元法相结合的混合声学模型,研究偶极子噪声在均匀流管道中的传播与散射问题.计算均匀流中的声源及其在管道中的传播,采用对流FW-H方程确定均匀流中的声波传输,采用计算流体力学方法所得流场数据确定气动噪声源,采用薄壁边界元法计算声波在管壁上产生的散射声压,并将数值计算结果与Tyler-Sofrin管道声学理论方法及声学实验所得结果进行对比.结果表明,对流FW-H方程与薄壁边界元法相结合的声学模型可用于偶极子噪声在均匀流管道中传播特性的预测,并可准确预测风扇偶极子噪声在机匣内的传播.     

声波定向发射技术及其在公安工作中的应用研究

声波定向发射是把音频信号调制在高频（超声频率）载波信号上,再用超声换能器发射出去,实现声波的定向发射,通过空气的非线性声学效应,在传播过程中声波中的音频信号会自解调出来。声波定向发射技术可以应用于防暴工作中,利用高强度的声波定向扬声器,发射一束具有高指向性的声束来驱散群体性事件的人群,而不会对处于定向声束以外的人员造成影响。此外,声波定向发射技术还可以用于现场指挥的信息传递,制造超声波武器等。     

自适应BPSK在井下钻柱声波传输中的应用

基于钻柱信道的随钻数据声波传输方式能够满足现代钻井速度快、传输数据量大的要求,针对声波在钻柱中传播的问题,进行了声信号沿钻柱传输的信道特征以及声波通信的研究。根据波导理论,建立了声波沿钻柱传输的信道模型,声波在钻柱中传播,采用BPSK载波调制,为了克服BPSK载波在传输过程中相位偏移问题,运用自适应扩频通信系统模拟通信信道模型,自适应模拟跟踪信道特性,为正确地解调信号提供保障。实验结果表明:该方法可有效地实现数据沿钻柱高速传播,而且具有解码过程简单,误码率低、可靠性高等特点。在未来的深钻应用中,使声学遥测成为一种有效的传输方法来获取井下数据,实现更高速率的数据传输。     

盘绕型声学超构材料的近零折射率特性研究

近零折射率材料是一类等效质量密度和等效体模量的倒数同时趋于零或者其中之一趋于零的声学超构材料,在近零折射率声学超构材料中声波会表现出声速无穷大、高效声传输等特性,这些特性为声波调控带来了一些独特的应用.以圆形盘绕型结构为基本单元,该基本单元通过对空间的卷曲和盘绕,大大增加了声波在单元中的传播路径.通过对单个圆形盘绕型基本单元的等效参数进行计算,得到基本单元近零折射率特性所对应的频率点,以具有此近零折射率特性的结构为基本单元来构造声学超构材料.通过利用超构材料对刚性散射体进行不同方式的包裹以实现声隐身效应.此外,利用该基本单元对不同形状的弯曲波导管进行填充实现了声波隧穿效应.     

南海北部海水声速剖面声学反演

2009 年6 月在南海北部进行了一次海洋环境和声学同步观测实验. 实验观测到内波活动导致水体声速剖面随时间和空间起伏. 从温度链长期观测数据提取出声速剖面经验正交函数(EOF). 数值仿真研究了水平变化海洋环境下平均声速剖面的声学反演, 结果表明, 反演结果与传播路径上的平均声速剖面具有很好的一致性. 在此基础上, 利用实验中垂直接收阵记录的宽带爆炸声源信号反演海水声速剖面, 并与实验测量声速剖面进行比较, 验证了匹配场声学反演海水声速剖面的有效性和稳定性     

Preparation,structure, and properties of flexible polyurethane foams filled with fumed silica

Flexible polyurethane (PU) foams with different load-ing mass fraction (0%-2.0%) of fumed silica were synthesized by free-rising foaming method. The addition of 1.4% fumed silica makes the cells diffuse more uniform in the PU foam and the temperature of degradation occurring with a maximum weight loss rate is about 7℃ higher than that of pure PU foam. Most signifi-cantly,the sound absorption peaks of the filled PU foams shift to the low frequency region (from 997 Hz to 711 Hz) with increasing fumed silica content (0%-2.0%). The average sound absorption coefficients of filled PU foams increase except the content of 0.35% fumed silica. The experimental results show that flexible PU foams filled with fumed silica have excellent sound absorption characteristics in low-frequency regions.     

钢筋混凝土梁结构中的声发射波衰减传播特征

传播距离影响着弹性波的衰减规律,该规律的研究对于AE技术在钢筋混凝土结构进行健康检测及监测有着实际意义。为了更加贴合实际工程,本文在现场制作了两种不同规格的钢筋混凝土梁JL1.6、JL2.0,各两根。通过模拟断铅信号,利用PAC-3型声发射系统对弹性波在钢筋混凝土中传播的衰减特性规律进行试验研究。研究结果表明：频率、波速及振幅都随着传播距离的增加整体上呈衰减趋势;在弹性波在钢筋混凝土传播过程中,高频率信号衰减程度大于低频率信号,而低频率信号更容易且稳定在长距离传播;波速及振幅在1.0m处都出现了较大幅度的提高,经分析可知声波在经过混凝土三相交界处时会发生多次折射、反射、吸收衰减等现象,因而出现离散性增大。故推荐实际检测过程中的探头布置间距不宜超过1.0m,并结合实际现场环境条件和经济性进行布置。     

阵列声波接收换能器的隔声及防震设计

随着多极子阵列声波测井仪在各油田的广泛应用,阵列声波测井仪器在设计时不但要考虑机械结构的稳定性,更要考虑声波的隔声效果,避免声波沿着机体及个连接部分传播.用一维声波传播模型给出了一种隔声设计方法,对接收换能器阵列整体隔声以及各个换能器之间的隔声特征进行了分析,给出了隔声效果比较好的设计.     

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.     

Preparation, structure, and properties of polyurethane foams modified by nanoscale titanium dioxide with three different dimensions

TiO2-based nanosheets (TiNSs), TiO2-based nanotubes (TiNTs) were prepared by hydrothermal processing, and polyurethane foams with TiO2 nanopowders (P25), TiNSs and TiNTs were synthesized by free-rising foaming method. The Fourier-transform infrared (FT-IR) spectra show that the addition of titanium dioxide does not affect the chemical structure of polyurethane foam. However, microscope observations show that PU/TiNSs composite foams have more uniform cells and the average aperture smaller than that of pure poly-urethane foams. According to the results of thermal analysis, the PU/TiNSs composite foams have better thermal stability, the temperature of decompostion occurring with a maximum weight loss rate is about 30 ℃ higher than that of pure PU foams. The decompostion temperatures are 167 ℃ and 148 ℃ for the PU/P25 composite foams and the PU/TiNTs composite foams respectively, which are lower than that of pure PU foams. Moreover, with the addition of the fillers, the sound absorption property also has changed; the addition of TiNSs improved the sound absorbing property efficiently. The better thermal stability and sound absorption of PU/TiNSs composite foams are mainly due to the uniform cells diffuse and smaller aperture.     

输气管道泄漏音波信号传播特性及预测模型

输气管道泄漏音波在管内传播过程中发生衰减,在安装音波传感器前必须明确管内音波信号的传播距离。综合考虑介质黏滞吸收和热传导作用及特殊管件(弯管、分支及变径管)的吸收作用,建立泄漏音波在管内传播模型。利用改进的小波分析法对泄漏音波信号时频域特征进行分析,模拟分析不同特殊管件对音波传播的影响,并利用高压泄漏试验装置对建立的传播模型进行验证。结果表明:泄漏音波在管内以平面波形式传播,泄漏信号幅值能量占优的频带主要集中在0～0.366 Hz及2.93～46.88 Hz内,直管和弯管对音波衰减影响较小,只有分支和变径(变径流量计、阀门)对音波传播影响较大;得到的拟合音波吸收系数与理论吸收系数吻合较好,模型计算结果较为准确,可提高音波泄漏检测的准确性。