基于多球域波叠加法的Patch近场声全息

为解决平面声全息技术中全息数据外推问题,提出了基于多球域波叠加法的Patch近场声全息数据的外推算法.该方法首先将虚源面上分布的未知源强和积分核函数沿周向和子午线方向采用指数形式的Fourier级数进行展开,导出了多虚拟球域外场辐射声压的二维快速Fourier变换(2D-FFT)的表达式,然后根据小全息面上的声压数据求出虚拟源强的展开系数,再利用声压表达式实现全息数据的近场外推.通过与解析解的结果比较表明,本文方法具有较高的计算精度.     

矢量拖曳线列阵流噪声时-空相关特性研究

为了降低矢量拖曳线列阵流噪声,提高矢量拖曳线列阵的工作性能,需要研究其流噪声场的分布规律,根据细长圆柱外表面湍流边界层(TBL)压力起伏的Carpenter模型,采用波数-频率谱分析方法导出拖线阵护套内圆柱形矢量水听器流噪声场声压和轴向质点振速及其时-空相关矩阵的一般表达式,并由数值积分法计算了流噪声场的空间相关性。数值计算结果表明:窄带流噪声轴向相关半径在几十厘米范围内,以半波长布阵的矢量拖曳线列阵各阵元所接收的流噪声在轴向上是近似不相关的;窄带流噪声径向相关性随着频率以及径向位置变化较大;宽带流噪声声压和轴向质点振速之间是近似不相关的,这也为后置信号处理算法抑制流噪声提供理论依据。     

声矢量阵快速子空间方位估计算法

针对声矢量阵高分辨方位估计算法运算量大的问题,基于声压振速联合信息处理,提出了一种快速的声矢量阵高分辨方位估计算法．该算法选择参考阵元的电子旋转矢量作为期望信号,运用多级维纳滤波器(MSWF)对信号子空间进行快速估计,不需要计算声矢量阵的互协方差矩阵,不用进行特征值分解,从而大大缩减了计算量．另外,该算法基于矢量传感器声压与振速的相干性原理,充分利用了声压振速组合抗干扰能力,有效抑制了各向同性噪声．理论分析和计算机仿真表明,该算法在拥有良好DOA估计性能的同时,大大减小计算量．     

矢量圆阵测向方法

为了实现矢量传感器在圆阵阵型条件下的应用,研究了均匀矢量圆阵的测向方法.利用声场分解理论将接收声场分解为一系列相互正交的相位模态,给出了声压、径向振速和切向振速的预处理矩阵的生成方法,利用预处理矩阵将矢量圆阵阵元域信号变换到相位模态域,在相位模态域提出了一种矢量圆阵测向方法,实现了声压振速的相干信号处理.仿真和试验结果表明,本方法可以将矢量传感器的抗噪能力与阵列系统的分辨能力有机结合起来,获得比相同阵型的声压阵更好的检测和估计性能.     

一种新的声矢量阵最小范数算法

现有的声矢量阵方位估计算法基本都是将声矢量传感器(AVS)的振速信息作为与声压相同的独立阵元信息来处理,没有充分利用AVS中声压和振速的相干性,以及由此带来的抗各向同性噪声能力.基于AVS中声压和振速的相干性原理,提出了一种新的声矢量阵最小范数算法.新算法充分利用了AVS中声压和振速联合信息处理的优势,能更好地将最小范数(MN)算法的高分辨能力与AVS的抗噪能力有机地结合起来,实现远程高分辨DOA估计.理论分析和基于湖试数据的仿真实验证明了所提算法的有效性.     

楔形海域声矢量场分析

海洋环境中的声传播是水声学研究领域的一个经典问题.在传统的研究中,关心的主要是声压场.随着矢量水听器的出现,不仅是声压场,介质质点振速场也受到极大关注.应用虚源法分析了ASA基准楔形模型中谐和点源的三维质点振速场.基于Deane和Buckingham给出的声场声压表达式,文中推导了三维质点振速的积分公式,并应用数值积分的方法计算了声场声压与质点振速,分析了它们的传播损失和相位差以及不同方向声强的衰减过程.结果表明,即使在远距离上,声压与质点振速的相位差并不为零.     

基于MUSIC算法的矢量水听器阵源方位估计

矢量水听器阵的每个阵元同时测量声场中的声压量和质点振速的3个正交分量,相对于声压水听器阵来说,矢量阵获取声场中更多的信息.利用矢量阵所获得的速度场的信息可去除目标方位估计中的180°模糊.多重信号分类(MUSIC)算法是通过对数据协方差矩阵进行本征分解获得信号空间谱估计的方法.本文采用矢量水听器均匀线阵研究了利用MUSIC算法对声源进行方位估计,以提高对源方位的估计精度.仿真结果表明,在SNR=10dB的条件下,相对于常规波束形成器输出,MUSIC空间谱的主波束宽度锐化了30°左右,旁瓣降低了16dB左右,利用MUSIC算法可提高对源的定向精度及对多目标的分辨能力.     

稀疏采样单测量面相干声场分离机理及方法研究

为改进目前等效源法声场分离技术中存在的测点数目多、适用范围小等问题,提出一种稀疏采样方法分离相干声场。该方法首先对等效源强与重建面声压之间的传递矩阵进行奇异值分解,获取声场的一组稀疏基;然后通过等效源强建立起全息面上测量声压和测量法向振速与系数向量之间的关系;最后通过稀疏正则化求解系数向量的解,从而求出声场的分离声压和分离法向振速。数值仿真分析结果表明：在测量点数较少的情况下,该方法相对于单全息面等效源法具有更高的分离精度;同时,该方法提高了等效源向量的稀疏度,扩大了声场分离的频率范围,在较高频率下仍然具有良好的分离精度。     

相位共轭法进行水下圆柱壳辐射声场的识别研究

为了研究水下工程结构辐射声场的识别问题,基于相位共轭方法采用离散阵元对水下有限长圆柱壳的辐射声场识别进行了数值仿真计算.采用不同的阵列形式分别在近场和远场对圆柱壳表面声压、法向速度、辐射声功率和声强进行了识别及重构误差分析,并讨论了激励频率变化对重构结果的影响.数值计算结果表明:只有在近场采用圆柱形阵列形式并基于声压梯...     

一种新的声矢量阵远程ESPRIT方位估计算法

为解决水下目标远程高分辨定向问题,文章提出了一种新的声矢量阵ESPRIT方位估计算法.与现有的将声矢量传感器(AVS)的振速信息作为独立阵元来处理的声矢量阵方位估计算法不同,新算法完全基于声压与振速联合信息处理,充分利用了声矢量阵(AVSA)中声压与振速的相干性原理,能更好地将ESPRIT算法的高分辨能力与AVSA的抗噪能力有机地结合起来,实现远程、高分辨方位估计.理论分析和基于湖试背景噪声的仿真实验证明了新算法的有效性.     

旋转薄壁圆柱壳非线性波动振动分析

基于Donnell’s简化壳理论,考虑阻尼和几何非线性,建立旋转薄壁圆柱壳在法向激振力作用下的波动振动方程,并利用Galerkin方法将波动振动方程转换到模态坐标上,其中考虑到一端自由一端固支的边界条件,节径数和轴向半波数分别取为6和1,得到2个相互耦合的非线性微分方程,用数值方法研究了各模态变量的时间响应和非线性幅频特性,并讨论了振动响应的稳定性和激振力对系统非线性的影响.     

甲板刚度和垂向位置对环肋圆柱壳声辐射性能的影响

通过对具有内部浮动甲板(浮筏)的环肋圆柱壳结构在流体中的振动、声辐射特性的研究,就能够比较真实的揭示潜艇动力舱的振动和声辐射特点.本文采用四自由度弹簧技术来模拟圆柱壳体和浮动甲板之间的弹性连接,基于扩展的Rayleigh Ritz法,运用Hamilton变分原理导出壳体与甲板的耦合振动方程,并利用Helmholtz波动方程和流固交界面上的速度相容条件求得壳体表面辐射声压的表达式.进而讨论了在弹簧连接刚度一定时,浮动甲板刚度的变化以及其垂向位置的变化对圆柱壳的振动、声辐射特性的影响.结果表明,甲板刚度变化对壳体的振动和声辐射的影响比较复杂,与激励频率有关;甲板圆心角的增加会增大壳体的辐射声功率级.     

隔振支座对大跨度网壳的振动控制分析

本文通过建立了橡胶隔振支座与设置隔振支座的网壳结构的力学模型,研究了隔震支座控制下,大跨度空间单层柱面网壳结构在地震作用下振动响应,结果表明:隔震支座对结构的振动可以起到良好的控制作用,但地震强度对隔震支座耗能能力影响较大,在最大水平行程内,地震强度越大,耗能能力越强;在不同地震波作用下,隔振网壳结构体系的振动控制效果有所不同,其中:EL Centro波作用的结构被动控制效果最佳。     

环肋加强变厚度圆柱壳的自由振动

分析了环肋变厚度圆柱壳的自振特性。采用精细时程积分法求解圆柱壳的一阶矩阵微分方程,结合壳体厚度变换矩阵以及由环肋运动微分方程导出的环肋状态向量变换矩阵,建立了环肋变厚度圆柱壳的整体传递矩阵,并依据边界条件获得结构自由振动的频率方程,从而对变厚度环肋圆柱壳进行的自由振动特性进行分析。数值计算结果表明,用该方法处理类似的环肋加强以及变厚度结构的自由振动问题是合理可行的。     

复合材料层合圆柱壳中振动功率流特性

基于Love壳体理论,根据壳体微元应力、应变关系推得壳体中的各内力和力矩,得到了复合材料层合圆柱壳的运动微分方程.对复合材料层合圆柱壳中振动功率流特性进行了研究,在不同周向模态和频率下,对外载荷输入壳体的功率流及其沿壳体的传播情况进行了分析.分析表明,各内力功率流沿壳体传播时相互转化,最后趋于确定值.结合各内力传播的功率流,从能量角度考察了波的传播特点,通过各内力功率流的比例来定量的确定壳体中不同波传播的成份.     

无限长粘弹性圆柱壳中的功率流

本文利用富里叶积分变换导出了无限长自由阻尼粘弹性圆柱壳受迫振动的行波解,并分析了外载荷输入无限长粘弹性圆柱壳中的功率和功率流沿此圆柱壳的传播。比较了弹性壳和粘弹性壳中的功率流,和两种不同厚度的粘弹壳的减振效果。本文计算结果可供结构振动设计时参考。     

改善Hopkinson压杆的波形分离技术

在阐述一维应力波的理论知识和Hopkinson压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB)系统的工作原理基础之上,采用波形整形器改善加载波形振荡,且在入射杆2个不同位置粘贴应变片来测量应变波形,利用大距离应变片粘贴方法的分离波形技术改善SHPB系统杆长的限制.结果表明,该方法能有效地分离叠加波形,得到完整的入射波和反射波,并且简化了试验的处理过程.同时,采用入射波、反射波和透射波三者之间的关系以及测试的原始波形和分离波形之间的比较来验证,说明了该波形分离技术的合理性及可行性.     

复合材料圆柱壳受轴向冲击的弹性波传播

研究了Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ型任意倾斜异性圆柱壳受轴对称冲击载荷作用的波动模型．通过坐标变换,给出了正交异性复合材料板斜绕的薄壁旋转壳无量纲形式的波动方程,并利用广义特征线法给出了沿特征线上的相容方程,得到了数值计算曲线．为这一类问题的研究提供了一种方法．     

正交异性圆柱壳受冲扭联合作用的弹性波传播

给出了计及剪切变形和转动惯性的正交异性圆柱壳的轴对称运动方程的量纲一的形式．应用广义特征线理论得到了沿特征线上的相容方程,并采用数值积分计算了受轴向冲击和扭转联合作用下有限长圆柱壳的波传问题．该方法适于更为复杂的模型．     

正交各向异性圆柱层壳的自振分析

本文根据控制壳体自由弯曲振动的Von Kármán动力方程,采用加权余量法得出了一种分析正交各向异性圆柱层壳自由振动的新方法。结果与Werner Soedal的结论吻合良好。文中将该方法用于数值计算,并通过比较三种管子的自振频率验证了方法的有效性。