对称Helmholtz声源圆柱形波导的声学谐振特性

为了构造增强型驻波声场分离烟气颗粒,设计了一种具有对称Helmholtz声源的圆柱形波导驻波增强发生装置.以柱腔的谐振频率作为Helmholtz共振器的共振频率制作声源,通过理论和实验研究了该装置柱腔的共振频率随谐振阶数的变化、驻波的时空变化和声能分布,比较了有无Helmholtz声源装置驻波的时空变化,并通过实验展示了烟气颗粒在装置中的分布特征.结果表明:装置运行在设计频率时能够实现共振;一对相反相位Helmholtz声源在柱腔内产生了强驻波,在相同条件下,其强声场区的最大声压幅值是同相位的2.75倍,是无Helmholtz声源时的13.3倍,使烟气颗粒产生了聚散性分离.该装置具有结构简单、驻波品质高、声压强度大等优点,因而可广泛用于烟气颗粒分离.     

矩形活塞声源辐射声场研究

研究了矩形活塞声源幅射声场的特性.利用瑞利积分,计算了矩形活塞声源幅射声场的声压分布,画出了声压分布图,并分析了辐射声场的指向特性.结果表明,随着活塞尺寸的增加,声场指向性将变得尖锐.这一结论为进一步研究平面型声聚焦阵提供了理论基础.根据惠更斯原理,推出了由m个矩形活塞构成的相位阵的三维声压分布,并指出了辐射声场的指向性.     

双驱动热声热机谐振管中声波的传播特性研究

分析了双驱动热声热机谐振管中声波的传播特性,通过分析指出,对于双驱动的热声热机,可以通过改变其反射系数和驱动声源的驱动相位差,进而实现谐振管声场的声压幅值和声场相位的改变.理论研究表明,在|rp|=0.3,相位差为σπ=0.5π时的声压幅值大于σπ=π的声压幅值;而在σπ=0.5π时,声场幅值随反射系数|rp|的增大而增大.实验研究表明,在相位差σπ为常数时,通过改变不同的反射系数值,就可以实现谐振管中声场的调节;在反射系数|rp|为常数时,通过改变谐振管两边驱动声源的驱动电压值,也可以实现声场幅值和相位差的调节.这样就有利于调节结构已经确定的微型热声热机的最佳声场分布,使其达到最优热声转换效率,实现微型双驱动热声制冷机热声制冷效率的最优化.     

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。     

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。     

谐振管形状对热声声场能量的影响

讨论了热声热机谐振管声场中基频能量的漂移现象,对不同形状谐振管中声场分布进行了理论研究,分析了声源在指数型号筒中输送声波的条件,指出其频率必须大于号筒截止频率.结果表明:a.指数型号筒具有抑制高低次谐波的作用;b.谐振管形状的配置原则为:在声源前面布置一段渐缩声管,然后依次是过渡声管、渐扩声管,这样就可以在谐振管中得到一定频带范围内(fc1＜f＜fc2)的声波频率,实现阻抗的匹配,符合整个声谐振管阻抗匹配要求;c.从实验上验证了把等截面谐振管变为变截面谐振管有助于对基频能量漂移的抑制.     

不同激励方式对有界空间超声场分布的影响

根据波的叠加原理分析了矩形空间的超声场分布,并对不同激励方式下的声场分布进行了实验研究。结果发现:单频正弦信号激励时,声源频率越高,声场分布越均匀;多频合成信号激励时,由于声波间的不相干性,声场的空间均匀性比单频信号激励时有显著改善,且频率越高,改善效果越明显。研究表明:就改善声场均匀性而言,应结合超声系统的谐振特性合理选择合成信号的带宽。     

圆环形Fresnel阵的声束聚焦特性

利用圆环形Fresnel阵列超声换能器可以实现声束聚焦B扫描成像.分析了圆环形Fresnel阵列产生的声场特性,包括轴上,焦平面上和全空间的聚焦声场分布,随频率变化的聚焦扫描特性,横向及纵向分辨率等.由研制压电陶瓷环形Fresnel阵列换能器进行了实验研究,其结果与理论是符合的,最后还进行了成像的初步实验.     

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.     

海面波浪对空气中声源激发的浅海声场的影响

耦合简正波方法被用于计算存在海面波浪时空中声源激发的浅海声场特性.该耦合方法采用波束位移射线简正波理论与水平分段耦合处理方法.声场计算时选取Pekeris型浅海模型,声源频率选为100 Hz,高度为100 m,水下接收器深度为30 m,声源与接受器距离在5 km内.计算表明:5 m/s风速下风浪对接收到的平均声压和均方声压影响较小;10 m/s风速下风浪将使接收到的平均声压下降约5 dB,而接收到的均方声压则增加约1 dB.     

地下站台内轮轨滚动噪声的传播特性及其降噪措施

为分析轮轨滚动噪声作用下地下站台的声场特性,基于几何声学法建立了全尺站台三维声学仿真模型,首先利用有限元-边界元法计算得到了列车进站时引起的轮轨滚动噪声,并以此作为地下站台声学仿真模型的声源输入,研究了轮轨滚动噪声作用下地下车站站台内的声场分布及传播特性.在此基础上,进一步分析了轨行区吸声材料的敷设位置及敷设长度对站台...     

细微颗粒在行波和驻波声场中运动特性数值实验

采用数值实验方法对平面行波和驻波声场中悬浮细粒子的受力和运动特性进行了研究.通过对声场中细粒子(PM2.5)受力计算和跟踪声场中不同位置细粒子的运动轨迹,发现行波和驻波声场均能够使气体中的悬浮细微颗粒发生运动并产生汇聚.2种声场所引起的细粒子运动特性存在较大差别,行波声场可使气体中原来静止的悬浮细粒子发生顺声波而下、逆声波而上以及原处振动等运动方式,而驻波声场只能使波节点以外的细粒子发生振动.     

调制气流声源流场声场特性的实验研究

已有大功率调制气流声源的实验集中于声场的测量,但对与声场特性密切相关的声源内部流场的演化过程研究较少.本文设计了稳态流场粒子图像测速(PIV)实验系统和流动致声单点测试系统,并分别用于内流场稳态和瞬态流动特性的研究.稳态流场实验结果中,喉道内呈减速增压流动,外壁面流动分离和近壁面高低压区域交替成为高气窒压力下声源稳态流场的重要特征.流场扰动致声过程的测量数据表明,调制频率对内流场分布的变化有显著影响,强声波产生的频率相关性受气室压力、激励信号强度和声源几何参数等多种因素共同作用.气路系统的流动对调制部件的振动过程有一定影响.所测声源频率响应峰值位于0.5～1kHz.激励电流低于10 A时.声压级输出随着气室压力和激励信号强度的增加而增加.喷口出口和喉道入口宽度对于声源性能也有明显的影响.从提高声源输出声压级角度,实际应用中应根据加载激励信号选择合适的喷口参数使声源工作于满调制状态,同时适当减小喉道入口宽度.单频调制的声源产生过程伴有谐波分量,非均匀流动中传递压力扰动的强度随管道截面积的增大而降低.压力扰动量级和成分与所测量声信号间存在密切联系.     

烟气冲击旋水子型LNG气化器设计与实验研究

设计开发了一种新颖高效传热LNG气化器;装置采用烟气冲击旋水子和循环烟气技术,形成含水滴和蒸汽的气流,与流经螺旋盘管内的LNG换热,以保证装置运行安全并强化传热;进而对其换热特性、循环烟气量、旋水子水面高度对烟气冲击旋水子的影响进行了理论和实验研究,得到了实验工质分别为液氮和LNG时盘管换热器的传热系数及装置最佳运行工况时的参数.     

基于TFM的奥氏体不锈钢成像算法检测

以奥氏体不锈钢为研究对象,针对现有超声相控阵技术,用仿真软件建立了大小为50 mm×50 mm的声源平面.在声源平面上建立了超声相控阵声场的可视化仿真模型,仿真了中心频率为5 MHz,阵元数为16的线性阵列换能器,按照TFM算法要求的规则采集回波信号并成像,并与现有超声相控阵成像结果进行系统地比较,发现TFM可以更准确地获得缺陷的位置信息,将TFM应用于超声相控阵检测,可以获得较好的缺陷检测效果.     

圆环形Fresnel的声束聚焦特性

利用圆环形Fresnel阵列超声换能器可以实现声束聚焦B扫描成像。分析了圆环形Fresnel阵列产生的声场特性,包括轴上,焦平面上和全空间的聚焦声场分布,随频率变化的聚焦扫描特性,横向及纵向分辨率等。由研制压电陶瓷环形Fresnel阵列换能器进行了实验研究,其结果与理论是符合的,最后还进行了成像的初步实验。     

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.     

一种基于大深度矢量水听器的深海直达波区近水面声源定位方法

矢量水听器因能够同时获取声场的声压和三维质点振速分量而倍受关注.矢量水听器在浅海环境下的研究及应用工作较多.2014年在某深海海域进行的水声综合考察实验中,矢量水听器被布放在水下3146 m深处,并成功地接收到了深度为140 m的拖曳声源发射的信号.本文首先结合实验海域环境,分析了深海近水面声源直达波区的声线到达结构以及直达声与海面反射声到达大深度接收器的掠射角,发现二者的均值随距离单调变化,且声源深度变化对其影响较小;然后对实验中两条航线上10 km范围内的信号进行分析,获取目标声源的方位角以及到达矢量水听器的直达声和海面反射声的掠射角,再根据该掠射角对目标声源的距离进行估计,实现了对目标声源在二维平面上的定位,定位结果与目标的GPS航迹符合较好.     

谐振式光纤陀螺中全保偏环形谐振腔的研究

对谐振式光纤陀螺中全保偏环形谐振腔及其定向耦合器进行了理论和实验研究,推导了谐振条件的解析表达式,并分析了谐振腔基本参数对谐振特性的影响。通过压电陶瓷对光纤谐振腔进行调制,记录输出特性曲线,得到了保偏环形谐振腔的谐振特性。最后给出了实验结果及测试曲线。并提出了在谐振系统中应加以解决的问题,为下一步系统的工作奠定了理论及实验基础。     

环状活塞换能器辐射声场研究

研究了环状活塞声源辐射声场的特性.利用瑞利积分,计算出了环状活塞声源辐射声场的远场声压分布,画出了声压分布图,并分析了辐射声场的指向特性.结果表明,环带较窄时,旁瓣较大,主瓣较窄;环带较宽时,旁瓣较小,主瓣较宽.讨论了近场情况下轴上的声压分布,为进一步研究同心圆环聚焦阵提供了理论依据.根据惠更斯原理,推出了由m个同心圆环构成的相控阵的三维声压分布,并利用计算机做出了模拟图.