基于NAH的变速箱声源识别及辐射特性试验研究

运用近场声全息法对某型车辆变速箱进行了噪声源识别试验，得到了不同工况下箱体表面辐射噪声的声功率谱和全息图，分析并确定了变速箱噪声的主要内部激励源和外部辐射源。并在此基础上对箱体的噪声辐射特性进行了详细研究，得到了变速箱体噪声辐射的主要规律及其影响因素，为进一步进行变速箱的降噪研究奠定了良好的基础。     

基于虚拟时间反转镜的噪声源近场定位方法研究

通过辐射噪声源的空间分布，确定主要噪声源的位置，从而为减震降噪提供有力依据。在近场条件下，辐射噪声源往往不可再被视为点源处理。本文通过聚焦波束形成的聚焦声图技术，建立了近场线列阵定位模型，它可以对空间多目标进行定位，因此有效解决了非点源目标的辐射噪声源定位问题。在浅海，水声信道可看作是相干多途信道，由于多途的影响，声图很容易出现“多峰”“伪峰”以及高的旁瓣级，使定位性能受到很大影响。本文采用虚拟时‘间反转镜技术，充分利用近场条件下信道特征与各信源到基阵相对位置之间的关系，有效对非点源目标的信道进行准确估计，并能良好匹配实际信道。最后通过仿真和实测数据分析，充分验证了这种方法的有效性。     

基于波束形成的自行车辆噪声分布测试方法

针对声强测试方法成本高、声全息方法实现远场测试困难的问题,提出了基于波束形成的自行车辆噪声分布测试方法。该方法采用声源仿真性能较好的十字交叉阵列,并进行了自行车辆的静止单、多排气口噪声实验。实验结果表明,波束形成能够实现自行车辆静止噪声源的空间定位,确定了噪声特性和分布规律。     

鱼雷近场爆炸复杂载荷及对舰船毁伤模式

为科学评估鱼雷水下爆炸对舰船毁伤效能,基于非线性显式动力学分析软件LS-DYNA建立近边界水下爆炸数值分析模型。将近自由液面边界条件下的爆炸载荷计算结果与文献［6］经验公式及文献［17］试验结果对比,验证所建立的数值模拟方法能较好地反映近场水下爆炸的冲击波压力及多次气泡脉动过程。利用该技术构建与实战边界条件贴近的数值仿真模型,计算并分析多工况下鱼雷近场爆炸对舰船的毁伤模式。研究结果表明：近场不同边界条件对水下爆炸气泡脉动载荷具有重要影响;不同工况下冲击波、气泡脉动及水射流载荷与舰船结构存在复杂的耦合作用;鱼雷在近场不同工况下对舰船的作用展现出了不同的能量输出结构,与舰船最终的毁伤模式密切相关,且存在最优爆距使鱼雷作用于舰船的总能量最大。     

MVDR波束形成在噪声源识别中的应用

为了确定水下航行器主要辐射噪声源的特性,对各噪声源进行量化排序,本文研究了基于阵列信号处理的可应用于水下辐射噪声源识别的最小方差无畸变响应（MVDR）波束形成方法。使用16个水听器组成接收阵列并通过MVDR算法对采集数据进行解算,实现对各噪声源方位和能级的识别。仿真和试验均证明了该方法的正确性和有效性。     

水下高速直线运动目标的双参考源航迹估计方法研究

针对噪声源识别中水下近场高速直线运动目标的航迹估计问题,将双脉冲源方法扩展到三维空间中。该方法利用公垂线最小化,将基线定位方法估计的两个连续波脉冲参考源的定位结果投影到二维平面内,并结合已知的双参考源间距等信息构造航迹参数的目标函数,进而利用遗传算法估计三维空间内直线运动目标在各脉冲辐射时刻下的位置和航速。仿真结果表明,0 dB条件下当航向角和俯仰角均在\[-40°, 40°\]内时,其估计偏差均在3.8°以内,而正横距离和深度差的估计偏差在5.9 m以内。水库实验进一步验证了该方法的有效性。     

水面舰船结构在水下近场爆炸作用下冲击响应研究

水面舰船结构爆炸毁伤是舰船生命力研究的重要内容,也是分析舰载设备及人员毁伤的基础。为提高对舰艇等目标的打击能力,各国大力发展精确制导技术。目前精确制导引信使鱼雷能贴近船体表面接触爆炸,对舰船的船体结构造成严重毁伤。由于兵器水下近场爆炸毁伤复杂性,使之成为国内外研究的热点。采用水中近场爆炸毁伤模型,利用自编程序和商业程序相结合的方法,将冲击波和气泡射流的联合载荷加载到近场结构上进行仿真计算;对舰船结构在水下近场爆炸作用下毁伤特性进行试验研究。仿真计算结果与试验结果吻合较好。     

基于效应靶的装药水下近场爆炸威力评估方法

为了评估装药水下近场爆炸威力, 将威力评估与结构毁伤联系起来,提出了效应靶方法。通过对边界可滑移圆板的试验和理论研究,建立并验证了靶板变形计算方法,获得了近场爆炸能量时序分配特性。提出了无量纲化的威力损伤因子,用以建立不同靶板的等效关系。在此基础上,初步设计了基于效应靶的装药近场威力评估试验设计和试验方法。试验结果表明,在近场爆炸范围内,随着爆炸距离增加,冲击波和气泡两个作用阶段的变形能比例为先快速减小再趋于平缓变化。与常规威力评估方法相比,效应靶评估方法更能体现装药水下近场爆炸威力的破坏作用。     

兵器近场水下爆炸对目标的毁伤特性研究

近场水下爆炸气泡在壁面Bjerknes力和浮力的共同作用下产生朝向结构的高速射流。此时,气泡脉动由于受物面影响,其作用并不明显,所以近场兵器爆炸产生载荷主要为冲击波和气泡射流载荷。文中将气泡射流形状等效为水柱射流,基于水锤理论得到气泡射流载荷。同时采用GeersHunter半经验半解析模型得到冲击波载荷。将冲击波和气泡射流的总载荷加载到近场结构上,采用声固耦合原理计算舰船结构的响应,得到了兵器近场水下爆炸对目标的毁伤特性。     

浅析水下武器发射噪声的生成及控制

水下武器发射过程会产生较强的冲击振动噪声,影响发射平台的隐身性能,从而降低作战效能。本文对水下武器发射噪声的产生及其传播过程进行了分析,探讨了水下发射噪声的生成机理以及降噪工作的主要研究方向。特别对武器发射管口附近喷流噪声的产生进行了研究,提出了控制发射噪声源的一些思路,可为进一步研究发射噪声提供参考。     

潜艇水下武器发射后海水喷流噪声数值仿真

为了研究武器发射出管后的海水喷流噪声,将发射管比拟为水下圆管,通过发射装置水下发射过程的3D流场仿真,获取了武器出管后发射管口海水喷流的流场特性,在此基础上采用基于Lighthill声学类比的积分方法对水下圆管自由喷流噪声进行了计算与分析。结果表明,喷流噪声的能量主要集中在100 Hz以下的低频范围内,水下武器发射后的海水喷流噪声源并不是总发射噪声的主要组成。     

刚体反射器在NAH边界元法声源重构中的应用

介绍了近场声全息声源重构的一些方法,对边界元法的实验提出了一些改进措施,并进行了仿真．引入刚性反射器,在边界元重构过程中,通过改变转换矩阵,实际上增加了声源的信息．在测量时没有增加传感器,而是通过反射器获得了同样的效果．结果表明,该方法能在一定程度上节省人力、物力．     

水下爆炸近场压力特性及其与结构的流固耦合作用

鱼雷等水中兵器的水下近场爆炸是航母舷侧防护结构遭受的主要攻击。水下爆炸近场载荷与结构产生复杂的流固耦合作用,强非线性耦合作用下的流场载荷特性及其对结构的毁伤机理等问题仍有待于进一步认识,可靠的试验及数值模拟手段还很缺泛。基于LS-DYNA的ALE方法,建立水下爆炸流场与结构流固耦合作用的有限元计算模型,计算了近场流固耦合作用的全物理过程,以及冲击波、空化闭合脉冲、气泡脉动及水射流等载荷的时空特性。与试验结果对比,验证了计算模型具有较好的计算精度。     

近场MVDR聚焦波束形成被动定位方法

该文系统地研究了最小方差信号无畸变响应（MVDR）聚焦波束形成方法的定位性能,特别是对该方法定位性能受某个参数的影响情况进行了较详细的研究。首先分析了近场情况下线列阵接收信号的模型,然后分别推导了常规聚焦波束形成和MVDR聚焦波束形成的定位原理。仿真比较了这两种定位方法的定位性能,以及MVDR聚焦波束形成被动定位方法在不同的阵元间距和不同的目标距离情况下的定位性能。仿真结果表明,与常规聚焦波束形成相比,MVDR近场聚焦波束形成在提高分辨率的同时,减小了＂混叠＂影响,具有更为平滑的背景和更低的旁瓣级,同时认为,为了得到比较好的定位效果,目标应处于相对于＂近场＂的位置,从而为目标精确定位提供依据。     

国外水下导航技术发展现状分析

近年来,水下导航在军事战略、民用等领域得到快速发展,成为各国海洋科学技术的研究热点和难点。重点梳理了国外主要国家在水下无人系统中各类导航技术的发展现状,包括惯性导航、地球物理辅助导航、水声学导航、协同导航、仿生导航技术。结合当前各类导航技术的特点,总结分析了水下导航定位技术未来发展趋势,并对其应用方向进行展望。     

基于LS-DYNA软件的水下爆炸数值模拟研究

文中就LS—DYNA软件在水下爆炸数值模拟中的应用，在近场爆炸、远场爆炸、气泡脉动等方面的具体实现方法以及各项计算参数对计算结果的影响进行了研究。     

柔性三元垂直线阵在水下目标被动定位中的应用

依据深海洋流状态的数值分析，论证了柔性垂直线阵所处的良好水文环境；通过研究影响定位精度的深度、盐度、温度等主要因素及其相互关系，分析了三元垂直线阵对水下目标的被动定位精度。提出了柔性三元垂直线阵在水下目标被动声定位中的一种应用方法。数值仿真试验表明：在大深度条件下，采用柔性三元垂直线阵的被动声定位方法能够满足目标定位的基本要求，在水下声隐蔽探测技术领域中具有很好的实用前景。     

水下爆炸冲击波毁伤鱼雷壳体结构的数值仿真研究

运用ANSYS／LS-DYNA程序对鱼雷壳体结构在近场水下爆炸冲击波作用下的毁伤过程进行了数值仿真，研究了鱼雷壳体的毁伤规律，分析了鱼雷内部构件的存在对于鱼雷壳体毁伤的影响，研究了鱼雷不同舱室壳体的易损性。仿真结果表明：在近场水下爆炸冲击波作用下，鱼雷壳体的毁伤具有局部性特点；内部构件对于鱼雷壳体的动态响应有显著影响，在仿真时必须考虑内部构件；鱼雷不同舱室壳体的易损性有较大差别，对于文中的鱼雷而言，在同样的冲击载荷作用下，鱼雷控制舱壳体的塑性变形较大，而后舱壳体更易产生等效应变。     

水下近场爆炸冲击波作用下光测设备防护平台动态响应特性研究

以水下爆炸试验光学测量为研究背景,在水下近场爆炸冲击波作用下光学设备防护平台结构设计的基础上,通过传统的理论经验计算与计算机数值仿真计算方法,对防护平台结构的运动特性进行分析并校核。结果表明平台结构的运动响应满足光测设备和试验需求,验证了防护平台结构设计的合理性;防护平台结构背爆面的密封位置可向中部偏移以提高平台结构遭遇冲击波作用时的稳定性。     

基于移动长基线的水下航行器定位和跟踪技术研究

针对对水下大范围工作的水下航行器的定位和跟踪,根据水声测距原理,提出了一种基于移动长基线的水下航行器定位与跟踪方法。该方法克服了常规长基线定位系统存在校准测量工作量大、工作时间短、仅能实现单水下航行器固定区域定位等缺点。该方法主要是利用安装有同步时钟、GPS和应答器的无人水面船来实现,在时间同步的基础上,由水下航行器发射水声信号,水面船接收到信号后通过声信号传播时延来计算水面船和水下航行器的距离,并结合多个无人水面船利用GPS获得的位置来解算岀水下航行器的绝对位置,从而实现多水下航行器大范围的定位与跟踪。在研究过程中,基于球面交会模型,利用最小二乘方法建立了基于移动长基线的水下航行器定位与跟踪算法。仿真结果表明,该方法可以较好地实现水下航行器的定位与跟踪。