复杂声场环境下的近场声全息技术

近场声全息对测量环境的严格要求限制了它在工程实际中的应用,特别是利用互谱法求解全惠面声压时,参考信号的获取极为关键.针对有多个噪声源同时存在的复杂声场环境,提出一种工程解决方法,利用振动信号和声源出口处的信号作为近场声全息的参考信号,在传递函数法的基础上推导出全息面上分离的复声压,由此达到复杂声场环境下的近场声全息重建...     

一种循环平稳声场的声源识别定位方法

传统的近场声全息技术在全息面声场预处理时,采用功率谱分析将声场简化为稳定的平稳声场,而旋转或往复机械的辐射声场为循环平稳声场,采用这种简化方法得到的分析结果并不能准确反映声场的特性。鉴此,对此类声场采用循环平稳信号处理方式进行了预处理,并选择循环谱密度作为重要参数进行全息重建,然后通过循环谱密度组合切片的分析方法提取信号特征频率。仿真及实验结果表明:提出的方法可准确分析循环平稳信号的周期特性,并对循环平稳声源进行准确的识别定位。     

基于声辐射模态的双面Patch近场声全息技术

针对近场声全息技术在应用过程中遇到的外界干扰和测量孔径效应的双重问题,提出了基于源强密度声辐射模态理论的双面Patch近场声全息技术。经过理论分析和公式推导,建立了由声辐射模态叠加表达的声场声压数学模型。首先,采用双面声场分离技术清除测量面背向干扰源的影响;然后,对分离数据进行内插与外推,等效增加声源在全息面处的声压数据,减小了测量间隔;最后,获得了声源在非自由声场环境下具有高空间分辨率的全息图像。与传统的分离方法和Patch技术相比,所提方法综合考虑了相关参数的优化选择与控制,便于应用与推广。为了验证该方法,在理论工作的基础上,以刚性脉动球为对象进行了仿真研究,以音箱为对象进行了试验测试,相关结果证明了该方法的有效性与正确性。     

基于近场声全息的空压机噪声源识别

近场声金息(NAH)是一种有效的噪声源分析工具,当噪声源声场由一些不相干或部分相干的声源叠加而成时.就必须利用声场分解技术将总的辐射声场分解成各个互不相干的子声场,然后再对每一个子声场进行NAH分析.利用NAH争基于偏相干的声场分解技术对CZ-20-C型空压机进行了噪声源识别定位和分解研究.试验结果表明:该方法可以较好...     

基于远场线阵的大型结构体声场重建技术研究

针对大型结构声场重建中需要大面积的测点布放的难题,首先,根据波叠加方法的声全息技术,结合声振耦合软件virtual.lab重建了圆柱壳模型在单频激励作用下的空间声场;然后,通过仿真分析了阵元数、空间位置、等效源形状等因素对重建精度的影响;最后,将波叠加法的计算结果与理论值进行了对比,二者结果一致,由此证明了基于水平线阵的大型结构体声场重建技术的可行性,而且其计算效率高、精度满足工程应用要求。     

超声速气流中液体横向射流一次破碎过程

发展显微成像方法获得空间分辨率为1.57 μm/pixel的近场射流瞬态图像，分析超声速气流中液体横向射流表面波演化规律。采用流体体积法获得射流的三维形态及近场流场特征，研究近场流场结构及气液作用。射流的一次破碎过程主要有表面破碎和液柱破碎。其中表面破碎由气液剪切引起的K-H不稳定主导，液柱破碎由气液加速引起的R-T不稳定主导；射流柱表面局部压力的脉动是诱导产生射流迎风面表面波并促使其沿射流方向发展的主要原因；射流柱与超声速气流作用形成背风面回流，近壁面液雾主要由表面破碎及背风面回流输运的液滴组成。     

基于线阵连续扫描的水下航行器辐射声场全息重构

针对在线阵步进扫描定位中存在的准确度以及测试效率不高的问题,提出了采用线阵进行连续扫描的方法,并根据声源和线阵的运动关系和莫尔斯声学理论,分析了多普勒效应对全息重构结果的影响,同时采用幅值校正和三次样条插值拟合抽样的方法实现了时域信号校正,从而通过自谱和互谱计算构成了全息复声压面。最后,通过仿真和试验验证了线阵连续扫描的水下航行器辐射声场全息重构的可行性和准确性。     

齿轮箱辐射声场实验研究

从齿轮箱内部动态激励、箱体动态响应及辐射声场预测等方面,研究了试验齿轮箱的辐射声场;分析了声场预测过程中产生的各种误差影响因素;通过扫描法声强试验对辐射声场全息面进行了测量,结果表明:在齿轮副理论啮合频率处,箱体辐射声场的预测值与测量值表现出更好的符合特性,验证了该齿轮试验机辐射声场预测方法的准确性。     

机械设备非平稳噪声成像研究

针对实际机械设备噪声的非平稳特征带来的成像问题,采用总体经验模态分解(EEMD)方法对噪声信号进行分离,从而获取噪声的非平稳特点;利用高密度传感器阵列,采用近场声全息(NAH)与波束形成(Beamforming)相结合的方法实现瞬态成像。结果表明:使用该方法能够获得非平稳声场空间分布的动态特征,实现对实际机械设备噪声的有效监测。     

基于多元高斯声束模型的圆柱体三维声场仿真

结合圆柱体工件内部缺陷超声检测的实际情况,采用多元高斯声束模型仿真了检测时超声波的三维声场分布。针对水浸式超声检测原理,将超声传播的过程分解成探头发射、液体耦合介质中的传播、液固界面处的传播和固体工件中的传播等4个阶段,建立了传播过程中的声场模型并得出仿真结果.分析了三维坐标体系中不同方向的声场变化情况,结果表明采用多元高斯声束模型模拟三维声场的有效性和准确性,研究的结果对于实际圆柱体工件的内部缺陷检测提供理论依据。     

声场波数积分最大截止波数自动选取算法

为了提高声场波数积分传递函数矩阵法的计算稳定性与精确性，提出基于预估-校正思想的最大截止波数自动选取算法，具有简单可靠、附带计算量小的优点。自由空间球面波算例测试结果表明，传递函数自下而上（单向）求解顺序的计算稳定性相对较差，在声源上方易出现积分核函数非物理发散，需要在不同深度上采用不同的截止波数才能计算出正确结果；而上下对进（双向）求解顺序的计算稳定性与计算精度均较高。     

敷设气囊的充水圆柱壳的声辐射

为降低充水圆柱壳受内部点声源激励时的水下辐射噪声，在其外壳上敷设气囊，形成气囊圆柱壳。为指导气囊圆柱壳的设计，将充水裸圆柱壳和充水气囊圆柱壳分别简化为单、双层无限长隔板。比较隔板、气体与水的波阻抗，分析了气体声速与层厚对双层无限长隔板在平面声波入射时低频声辐射的影响机理。分析表明，声速小的气体和适当的气层厚度可以降低双层障板的辐射噪声。采用声无限元法计算了气囊圆柱壳的水下声辐射，结论与对隔板的机理分析吻合。优化设计出的充水CO2气囊圆柱壳的水下辐射声功率与远场辐射声压明显低于充水裸圆柱壳。     

基于圆柱体缺陷构件的超声探伤重构研究

圆柱体构件中非轴对称人造缺陷偏心圆孔的超声探伤一直是无损检测的难点。基于脉冲反射原理设计超声实验平台,根据检测回波信号判定偏心圆孔缺陷所呈现的特征。在实验研究基础上,针对声场在圆柱体工件内部的传播情况,根据惠更斯原理以圆柱体为发射声源,基于k-wave仿真工具箱建立仿真平台,并利用声学传感器接收声波信号,设计的仿真平台能够实现360°同时刻采集工件的发射信号,同时利用传播过程中声压强弱的变化构建声场模型。根据采集的信号采用逆时反演重构模型,直观可视化地重构了内部缺陷的位置形状信息。     

基于到达时差法的目标定位系统

运用声被动定位理论探索空中目标的定位问题。建立了一种平面波声被动定位模型,利用简易被动声传感器阵列,分析并设计了定位系统的总体结构。提出了一种简易的计算到达时差电路设计方案,此电路利于目标的实时定位。在利用这种系统定位远距离目标时,可消除有效声速的影响。最后给出了几组实验结果,证明了此系统的可行性,但对近距离目标的定位结果较差,模型需进一步研究。     

Numerical simulation of base flow with hot base bleed for two jet models

In order to improve the benefits of base bleed in base flow field, the base flow with hot base bleed for two jet models is studied. Two-dimensional axisymmetric Navier–Stokes equations are computed by using a finite volume scheme. The base flow of a cylinder afterbody with base bleed is simulated. The simulation results are validated with the experimental data, and the experimental results are well reproduced. On this basis, the base flow fields with base bleed for a circular jet model and an annulus jet model are investigated by selecting the injection temperature from 830 K to 2200 K. The results show that the base pressure of the annular jet model is higher than that of the circular jet model with the changes of the injection parameter and the injection temperature. For the circular jet model, the hot gases are concentrated in the vicinity of the base. For the annular jet model, the bleed gases flow into the shear layer directly so that the hot gases are concentrated in the shear layer. The latter temperature distribution is better for the increase of base pressure.     

一种三维小基阵无源声测定向算法

无源声测定向是声学监视技术的重要研究内容。为了实现对低空运动目标的声学监视,提出了一种小基阵定向方法,并用线性回归分析原理导出了定向算法,对定向误差进行了理论分析和数值仿真。不仅适用于随机布阵的三维小基阵情况,也可应用到二维小基阵对声源的定向。理论分析和仿真表明,这种定向算法正确可行,且有较大的实用价值。     

改进的固定边界上方气泡射流方向判定准则

前人应用开尔文冲量理论得到了判断固定边界上方气泡射流方向的Blake准则,但其预测精度在特定参数范围内不足。为此,通过考虑气泡内压力变化并引入边界效应,提出了改进的气泡射流方向判断准则,使用边界元方法模拟结果对其进行验证,比较了改进模型与传统Blake准则的预测结果,并分析了无量纲强度参数对改进模型预测结果的影响。研究表明,改进的模型比传统Blake准则具有更高的预测精度。改进的理论模型能够为水下爆炸、海底资源勘探等领域提供理论参考。     

基于径向基神经网络的水下振动物体辐射噪声级别分类研究

运用径向基神经网络,利用水下振动物体内表面加速度信号对其辐射噪声级别进行分类,达到判断其声隐身性的目的.该方法的运算量较传统方法大大降低,极大地提高了计算速度.实例表明,该方法能较准确地对水下振动物体辐射声场声压级别进行分类,进而对其推广应用于潜艇提供了较好的依据.     

用高阶高精度 WENO 格式求解二维激波附面层干扰流场

采用时间相关法求解二维 Navier-Stokes方程 ,数值模拟二维平板层流附面层与激波干扰流场 ,给出了物面压力分布和应力分布。计算中 ,对流项空间导数的差分离散采用高阶高精度 WENO格式 ,时间方向采用具有 TVD性质的 Runge-Kutta方法 ,粘性项采用二阶中心差分。所得压力分布和应力分布与国外实验结果吻合较好 ,计算实践表明高阶 WENO格式具有优异的性能 ,应用前景广阔