声学超材料在低频减振降噪中的应用评述

低频机械波在传播过程中穿透力强,难以衰减,特别是次声频段的机械波易与机体器官发生共振,对身体造成危害。为了实现对低频机械波的有效控制,解决现代工业生产和生活中普遍存在的噪声污染问题,结合最近十几年发展起来的声子晶体和声学超材料,系统地总结和论述通过声子晶体和声学超材料解决低频振动噪声问题的新方法。归纳和总结典型的低频振动噪声来源和对其进行控制方面存在的一些困难,介绍低频振动噪声的危害。重点概括基于声子晶体禁带特性实现低频振动噪声被动控制的相关研究工作,主要介绍通过亚波长尺寸特征的杆、薄板和薄膜类结构来实现低频振动和噪声衰减的具体方法和效果。在声学超材料的理论框架下,讨论薄膜类结构在低频振动噪声衰减中的应用及其优缺点。通过结合实际工程需要和最新研究动态,对这一领域存在的问题和后续发展趋势进行总结。研究对推动声子晶体和声学超材料在工程实践中的应用具有一定的引导意义。     

双层弹性-非弹性封闭腔体的内部声场研究

从球坐标中声波波动方程出发，利用本征函数展开方法和界面边界条件，导出了双层弹性封闭球壳的内部散射声场表达式。对于单位源强度的点声源，本文计算了分别由弹性/粘弹性和弹性/吸声材料组成的双层封闭球壳的内部散射声压随频率的变化关系。计算结果表明，粘弹性材料和吸声材料在某些频段对散射声压有十分明显的抑制作用。     

非对称类声学超材料的低频宽带吸声特性

低频声波的控制长期以来是一个具有挑战性的课题,当前热点研究的膜类声学超材料能够解决低频的问题,然而吸声共振频率的降低是以牺牲共振带宽为代价的,即要达到低频吸声的需求只能降低吸声带宽。以吸收型膜类声学超材料为研究对象,研究共振质量块的非对称性对结构低频、宽频吸声性能的影响,并得出了以下结论:在非对称模式下,结构整体的吸声性能得到了极大的提高,吸声带宽从原来的窄频扩大为宽频;等效质量密度经过零点的频率都对应于吸声系数的峰值,在非对称模式的影响下,结构的整体弹性应变能在全频段内高于对称模式的应变能;因结构非对称性引起的各阶吸声峰值频率受共振块的质量调节,并呈现一定的规律,依据该规律最终设计了一种吸声结构,并通过数值计算达到了低频宽带的吸声效果。此研究对改善膜类声学超材料的低频宽带吸声性能有着重要的指导意义。     

基于统计方法的NOPD耗能机理定量分析

非阻塞性微颗粒阻尼（NOPD）是在传统颗粒阻尼和冲击阻尼技术基础上发展起来的新型阻尼技术。本文从湍流物理模型出发,基于统计方法定量分析了NOPD技术的耗能机理。经分析认为,高频振动中的NOPD颗粒群其运动状态和湍流运动相似,故引入Kolmogorov的局部各向同性假设,得到NOPD的结构函数表达式及能谱密度表达式。研究结果表明,同种材料,相同颗粒直径情况下,能量耗散率随颗粒群体积比的增加而增大;相同颗粒群体积比时,能量耗散率随颗粒直径的增加而增大。统计方法的引入,为NOPD的工程应用提供了一种有效的定量分析方法。     

超音速等离子喷涂制备金属陶瓷涂层的抗冲蚀性能

通过高效能超音速等离子喷涂(SAPS)制备WC-Co及WC-Ni Cr金属陶瓷涂层,对比研究了2种涂层的抗冲蚀性能及在热腐蚀条件下的结构和性能演变。结果表明:2种涂层在喷涂过程中均会发生一定程度的脱碳,表现为W_2C相的形成;同时在WC-Co涂层中有少量的Co_3W_3C和Co_6W_6C相生成,且该涂层在热腐蚀后表层的WC相出现了分解与氧化,形成了W_3C、W_6C_(2.54)等脱碳相与CoWO_4、WO_3等氧化物相。在普通冲蚀条件下,WC-Co涂层的抗冲蚀性能更为优异,但热腐蚀会极大降低WC-Co涂层的抗冲蚀性能;与之相反,WC-NiCr涂层中的NiCr相在热腐蚀环境下生成的Cr_2O_3可以有效阻挡涂层内部与外部之间的物质扩散,从而降低了热腐蚀对涂层结构的破坏,在热腐蚀条件下表现出了优良的抗冲蚀性能。     

低频大宽带超结构水声发射换能器研制EI北大核心CSCD

基于声学超结构中的等效零质量特性,设计出一种超结构水声发射换能器的核心部件——辐射盖板,揭示了局域共振声辐射机理和多单元协同耦合声辐射机理。通过等效零质量设计使结构发生局域共振,获得大的表面振速,从而实现较高的辐射声压级。同时,利用多个单元之间的协同耦合,使结构在不同位置处实现局域共振,实现工作频带的大幅度拓展。基于此机理,设计了一种新型小尺寸低频大宽带超结构水声发射换能器,采用有限元方法对结构参数进行优化,依据优化结果制作出试验样机,直径为400 mm,高度为240 mm,总质量为46 kg。测试结果显示,换能器在40~1 050 Hz内具有比较良好的发射响应,平均发射电流响应约为146 dB,与理论仿真计算结果基本吻合。该研究内容为水声换能器结构的发展和改进提供了一种新思路,具有一定的应用前景。     

采用粒子追踪技术的盘磨机微观磨浆机理研究

采用有限元数值分析中的粒子追踪技术,通过模拟追踪微观纤维粒子在磨浆区域的运动,对盘磨机的微观磨浆机理进行了系统研究,通过改变磨齿数量和磨齿形状,对比分析了直磨齿与弯曲磨齿、少磨齿与多磨齿的情况下浆料纤维的微观流动特性,验证了齿形对纤维流动特性产生的影响。有限元分析仿真表明,纤维在磨浆区域呈絮聚状分布,采用多螺旋弯曲磨齿可以增加浆料纤维在磨区中的停留时间,提高打浆质量,但会增加盘磨机的功耗。     

基于Kirchhoff公式电晕可听噪声预估模型的应用

研究基于Kirchhoff公式建立起的电晕可听噪声理论预估模型在实际中的适用性。线路自身参数及所处环境参数都对电晕可听噪声产生影响,根据已有模型,分析计算导线半径、导线架设高度、相间距、分裂子导线数目、海拔等因素的影响。结果表明,采用分裂导线和增大导线半径可以明显降低噪声,且增加分裂子导线数目有助于降低噪声,而提高导线架设高度、改变相间距或分裂圆半径不具有降噪效果,同时计算表明电晕可听噪声随海拔的升高而加剧。所得规律有助于指导输电线路的规划设计。     

主动控制在减振器中的机械实现

在不改变夏利车其它结构的基础上,本文应用半主动隔振原理,对其油液减振器的最主要部件——活塞件进行了改进,使阻尼器节流孔的大小随路面起伏而自动调整,产生随车架垂向速度变化的阻尼力.经试制验证,改进后的减振器的性能和寿命都得到了很大提高.     

《Kirchhoff公式在电容器装置噪声水平预估中的应用》

引入Kirchhoff公式，对于换流站中滤波电容器装置围栏外噪声水平进行预估，并将该方法的计算结果与单极子阵列声源计算方法的计算结果、肇庆实际测量结果进行了比较。结果表明，实测结果与Kirchhoff公式计算结果具有良好的一致性，进而验证了该方法的合理性和准确性。