声学CT储粮温度监测收发器阵列设计

针对声波收发器阵列设计的合理性直接影响声学CT系统的测量实时性及温度场重建精度等问题,提出了声学CT储粮温度监测收发器阵列设计方法.该方法对围绕圆筒形仓布置的声波收发器数量、布局和有效声波路径选择等参数进行了计算机仿真设计.三种典型的三维模型温度场重建结果表明,有效声波传播路径选择、收发器布置的层数、每层布置收发器的个数都会对模型温度场重建质量产生较大影响.通过对声波收发器阵列的仿真设计,可优化收发器阵列各参数,提高声学CT系统的性能和温度场重建精度.     

基于镜像源方法的室内声场脉冲响应仿真

针对基于室内声场脉冲响应描述声场音质特性时其精确度不高的问题,以经典镜像源方法为核心,讨论了基于变换频域和反射系数的改进算法.以矩形空间为具体实例,给定接收点和声源位置,并利用计算机仿真室内声场脉冲响应.在不同参数条件下,对各个算法进行了分析,估计了能量衰减曲线和房间混响时间.结果表明,基于变换频域和反射系数的改进算法具有更高的准确性和可靠性.     

水下复杂壳体的声学相似性研究

采用有限元和球函数相结合的方法,建立水下复杂壳体——两端带半球壳的弹性圆柱壳的振动、耦合振动和声辐射方程,运用方程分析法,导出水下复杂壳体的振动、耦合振动和声辐射的相似关系,根据建立的相似关系实现对壳体的振动响应和声辐射的预报．运用大型有限元软件ANSYS对具有相似关系的模型和原型的振动响应和声场进行数值分析,算例表明,该方法切实可行并且为预报水下大型复杂结构体的振动响应和耦合声场提供了一种简洁、实用的研究方法．     

椭球反射罩聚焦特性实验研究

曲面障板反射是水声工程中汇聚声波能量、提高传播距离的有效方法之一,而椭球反射罩的聚能效果最为明显。文章分析了椭球反射罩的聚焦原理,建立了基于水下等离子体声源和椭球反射罩的聚焦声场产生和实验系统;开展了椭球反射罩聚焦声场实验研究,从声轴和焦平面2个方向研究了声脉冲波形、峰值压力与声场位置之间的关系,得出了椭球反射罩聚焦声场的分布特性,量化评价了椭球反射罩的聚焦特性。实验结果表明,椭球反射罩聚焦增益大于20 dB,第2焦点处的峰值压力约23 MPa,声压级达267 dB。     

某SUV型汽车后视镜气动噪声数值仿真

为有效降低汽车气动噪声,依据声类比思想将气动噪声计算分成流场和声场计算,采用全域与子域分步计算流场和ACTRAN计算声场相结合的方法对某SUV型汽车后视镜的3种方案的气动噪声进行数值仿真,得到车外流场与车内外的声场及声压级频谱曲线,分析流场云图和声压级频谱曲线的变化规律.结果表明:方案III的后视镜因边缘凸起改善了侧窗外流场湍流脉动压力、漩涡和声源位置分布,减少了后视镜通过侧窗传播到车内的噪声.数值仿真结果与实验测试结果吻合较好,验证了方法的正确性.该方法可优化车内声场的分布,提高司乘人员舒适性.     

基于动态机制的虚拟声环境构造系统的仿真

为了获得与临场相似的模拟实际声场的听觉感受，提出了一种基于动态机制的虚拟声环境构造系统实现方法.该方法通过频域插值，获取任意位置的房间脉冲响应，利用用户运动位置的前后相关性，实现运动预测机制.采用四叉树的层次数据结构来表示物体运动.结合与头相关的传递函数（HRTF）渐入渐出和神经网络，以多层前馈神经网络作为手段，求取了任意基于动态机制的室内声场HRTF数据.仿真结果表明，该方法较好地解决了运动声源HRTF数据的动态产生和前后声信号段平滑过渡问题，具有更好的真实性和精确度，实现了基于动态机制的室内声学仿真方法.     

基于流声耦合的调节阀空化噪声数值预测

针对工程应用中调节阀普遍出现的空化以及由其产生的噪声问题,提出基于流声场耦合法的调节阀空化噪声数值预测方法,首先选择大涡模拟和空化模型对调节阀进行瞬态流场计算,然后联合声学边界元法利用流场信息计算噪声场特征,分别数值计算一种轴流式调节阀在空化和无空化工况时的噪声。结果表明:监测点处的声压级频率响应曲线整体趋势基本一致,计算结果符合实际规律;空化工况时的声压级频率响应曲线具有较多的峰值点,而无空化则较为平稳,可作为判断调节阀是否产生空化的依据;数值计算得到的监测点处总声压级与理论预测计算的相对误差低于7.1%,证明了数值计算的准确可行性。     

基于近场声全息的车内噪声贡献量

在声场的声源信息未知的情况下,基于近场声全息技术提出了一种对汽车车内声场进行声源识别、声场预测及声学贡献分析的方法。因为汽车车内噪声等不满足自由声场的情况,分析了存在反射情况的声场预测方法。最后,通过算例对反射声场中声源识别、声场重建及声学贡献进行了研究,取得了满意的结果。研究表明,将近场声全息技术用于声贡献量分析相对于传统方法有明显优势。     

封闭声场数值模拟系统SOFIS原理及设计

结合统计学方法，对模拟声场脉冲响应的算法进行了改进，使之可用于模拟非矩形空间，有障碍物或吸声体的封闭声场。在此基础上利用VisualC 语言和OpenGL图形软件包，研制了一个用于预测声场特性的计算机仿真系统SOFIS，该系统能在同一台计算机上完成声场建模，数值计算和输出结果等工作。论对一个建筑模型进行了仿真，同理论分析比较后可以得出结论，本系统在计算精度，适用范围和计算效率方面都有所改善。     

仪表板的结构-声灵敏度分析及声学优化设计

为了研究各铺层厚度对复合结构隔声性能的影响,设计出声学性能最优的仪表板.由结构-声场耦合有限元方程计算某复合仪表板各铺层厚度对其透射侧一点声压的灵敏度,根据结构-声学灵敏度结果,以仪表板透射侧一点的声压最小为优化目标,各铺层厚度为设计变量,仪表板总质量为约束条件,用修正的可行方向法优化1500Hz以内的声学性能.结果表明,与原单层镁质仪表板相比,优化后的镁合金复合仪表板重量减轻1.25kg.用结构-声耦合法计算二者的声学性能,透射侧总声压级由128.2dB下降至124.2dB,实现仪表板轻量化、低噪声的设计要求.     

三维温度场声学CT重建中的声波路径选择

为了优化三维温度场声学CT重建系统,对声波路径的合理选择进行了仿真研究.将20个声波收发器布置在长方体被测区域的周围,分别考虑了4种声波路径选择方式,保留了非重复的所有路径、去除了长方体棱边上的路径、去除了长方体侧面上的路径和去除了长方体表面上的路径.用相对误差、均方根误差等指标,评价了温度场的重建质量.结果表明,声波路径的选择方式对温度场重建具有明显影响.合理地选择声波路径,可以降低声学CT法温度场重建的误差和计算量.     

弹性球壳声衍射对矢量传感器测量影响

声矢量传感器由传统的无指向性声压传感器和偶极子指向性质点振速传感器组成,被应用于水声测量和探测领域,但作为水声测量设备它会受到安装载体衍射声场的影响,使其接收声场失真和指向性发生畸变.以实际应用需求为背景,从理论上分析了平面声波在弹性球壳上的衍射声压场和振速场;采用薄壁球壳机械阻抗近似公式,计算了球壳声衍射对矢量传感器声场测量和指向性的影响.根据共振散射理论,弹性球壳衍射声场的共振项与壳体的机械阻抗和辐射阻抗有关,而其背景项与刚性球和绝对软球的声衍射有关.计算和分析结果表明,在球壳散射声场的共振项频率处,矢量传感器的接收声场严重失真,且其指向性图变得复杂;另外,它们也与声波的入射方向和距离有关.这些结果为利用矢量传感器进行水声测量和探测提供基本的物理基础.     

利用输入力有源控制水下弹性板辐射声场的分析

本文把利用输入力有源控制弹性板辐射声场的方法推广到水下情况.模型为两边简支弹性板上接受到一列平面波产生再辐射,利用输入力进行控制,并用二次型优化计算最佳控制力向量,使目标函数或辐射声功率最小.结果表明利用两个或三个控制力就能获得低频范围内辐射声级的全空间衰减,并且,控制方案的有效性与板的模态响应和辐射场之间的耦合特性有关.     

四缸柴油机机体NVH性能改进

为降低发动机辐射噪声,采用数值计算方法对某四缸柴油机机体的振动声学性能进行分析与改进设计.以有限元理论为指导,划分发动机有限元模型,建立整机的多体动力学模型以及声学模型.通过多体动力学和流体力学计算发动机动力学载荷,通过结构动力学计算机体的振动响应,通过声学计算预测机体的表面辐射噪声,并实验验证计算结果.根据计算得到的机体振动与声学特性,确定影响机体（NVH）性能的关键频率,有针对性的对机体进行低噪声优化设计.在改进模型的基础上重新建立发动机多体动力学模型,计算改进后机体的振动与声学性能.结果表明,通过优化设计,机体的辐射声功率级降低0.9 dBA.     

基于遗传算法的BP神经网络在声音智能监控中应用

针对标准的BP神经网络对于声音信号在线监控模型的预测误差比较大,提出了一种用遗传算法优化BP神经网络的算法,建立了声音监控的预测模型。遗传算法优化BP神经网络主要是用遗传算法来优化BP神经网络的初始权值和阀值,然后通过训练BP神经网络以得到预测模型的最优解,优化后的神经网络具有预测误差比较小、反应速度快等特点。实验结果证明,利用遗传算法优化BP神经网络在声音的智能监控中取得了比较好的效果,达到了系统设计的目的。     

基于扰动声场的水下入侵目标检测方法

提出了一种利用水下入侵目标所引起的扰动声场来检测水下入侵目标的方法.针对浅海发起恐怖活动的主体一般为水下蛙人、机器人等小目标,建立了基于有限长弹性圆柱体的目标散射声场模型,并结合基于射线理论的浅海虚源声场模型,建立了入侵目标引起的扰动声场模型.利用滑动平均周期图法估计信号的功率谱,提出了基于频域加窗功率谱极大值数的目标检测算法.湖上试验结果表明,在当时的水声环境中,提出的方法能以75%左右(若改变检测门限,检测概率可达85%左右)的检测概率探测到水下入侵目标.     

飞行模拟器三维声音仿真及实现

为了使飞行仿真具有真实感和沉浸感,重现飞机座舱的三维声场环境是非常必要的.在确立飞行模拟器所要模拟的声音事件基础上,使用频谱分析和时频分析方法分析实际现场采集的声音数据,找出飞机各个部件声音的基本特征,再使用LMS自适应滤波及其他各种信号处理方法从原始录音中提取出用于仿真的声源.基于系统集成和性能的考虑,提出一种新的声音仿真系统组成方案,并在软件实现上使用面向对象的程序开发方法.详细讨论了研究开发三维声音仿真系统的关键技术,即声音实时合成技术和空间化技术.将开发出的三维声音仿真系统集成在实验室的波音737-800飞行模拟器中,经过大量试飞证明了该开发方法的可行性和有效性.     

基于声波除灰的单排管阵列声场特性分析

基于边界元法,以单排管阵列为模型,运用ANSYS软件建立边界元模型,用振动—噪声分析软件SYSNOISE模拟计算了在不同位置的点声源激励作用下,管壁表面声场分布特性及指向性;通过计算场点,得出管阵列周围和远场的声场分布特性图。计算结论对于声波除灰技术的发展及应用均具有实际意义。     

空腔流场及气动噪声数值模拟

采用带有源项的线性欧拉方程修正空腔流动的非定常流场,利用Ffowcs Williams-Hawkings方程对声源流场的声辐射及远场声信号进行求解,研究空腔辐射声场特性及阻尼截断区域中阻尼系数、控制面位置等参数对噪声信号的影响.计算结果表明,空腔内旋涡的形成和溃灭过程会引起声辐射,且具有四极子特性;在计算区域的边界处设置阻尼截断区域可以有效地控制旋涡撞击边界所产生的“假波”,为了保证较好的收敛速度,阻尼强度系数的量级为104;控制面应包围声源流场区域,以确保求解得到的远场声信号的完整性和准确性.     

有限长圆柱壳体声辐射特性影响因素研究

以水下简支薄壳为研究对象，对外力激励下有限长圆柱壳体声辐射特性的影响因素进行了研究.考虑有限长圆柱壳体与声场之间的互耦合，并讨论它们之间的互辐射阻抗对壳体的辐射声压级和表面振动均方速度级的影响，着重分析了壳体的纵横比以及材质对圆柱壳体声辐射特性的影响.数值计算结果表明,结构与声场之间的互辐射阻抗对壳体的辐射声压级有一定的影响，但是对表面振动均方速度级的影响很小；壳体厚度对声辐射特性的影响比长度对声辐射特性的影响更为明显；材质对声辐射特性的影响是不可忽略的因素.