基于有限元-边界元的声学构形灵敏度分析

通过灵敏度分析可以对由结构修改而引起的局部或全部结构状态特性的变化做出估计,为设计指明方向.对结构-声学优化设计中的构形灵敏度进行研究,利用有限元、边界元数值计算方法获得辐射声压关于组合结构各构件旋转角度的半解析声学构形灵敏度公式,扩大了声学灵敏度的范畴.该声学灵敏度公式可以用来预测结构组合方式的改变而导致的空间声学量的改变.对该灵敏度公式进行数值计算,与传统有限差分法对比,证明了本文方法的正确性.     

互谱波束形成声源识别中的传声器阵列布局研究

基于传声器阵列的波束形成算法是噪声源识别的重要方法之一.在对基于互谱的波束形成基本原理和几种常见阵列指向性研究的基础上,提出了随机三圆环阵列布局.针对现实中多为宽带信号,基于宽带信号用互谱波束形成方法对几种阵列进行了仿真比较.结果表明随机三圆环阵列可以得到很好的识别效果,并且可以减少传声器的个数,降低成本.     

基于波叠加的结构—声学灵敏度分析的伴随变量方法

声学灵敏度可以用于描述空间声学量随设计变量的变化情况,并为低噪声设计提供优化方向和量化依据,对其进行研究具有重要意义.在多设计变量的情况下,与直接求导法相比,伴随变量法是一种效率更高的灵敏度计算方法.基于有限元法和波叠加法,提出一种新的用于结构一声学灵敏度计算的伴随变量方法.该方法用波叠加法取代了现有伴随分析方法中的边界元法,消除了奇异积分的影响.应用该方法对脉动球声源和箱体振动模型进行声学灵敏度分析,并将计算结果分别与理论值和有限差分结果进行比较,得到了较好的精度.通过与边界元法在计算时间上的比较,表明了该方法在计算效率上的优势.     

一种声强计算的新方法

采用p-p法计算声强时，需要将两声器测得的声压进行平均作为被测点的声压，将两声压进行差分计算来间接获得声振速，常规声压平均一般均基于算术平均算法，分析发现；在高频区误差较大；针对声场大多呈非线性的特点，提出了应用几何平均计算声压的方法，并分别以两同相小球源和声柱为例。对基于这两种计算声压的方法得到的声强误差进行了对比分析，结果表明：在高频区由几何平均计算声强的精度明显高于由算术平均计算声强的精度。     

基于正交球面波源边界点法的声学灵敏度分析

提出采用正交球面波源边界点法作为声学灵敏度算法,计算空间任意点的声学量关于设计变量的灵敏度,克服基于边界元的声灵敏度分析中所固有的各阶奇异积分和非唯一性问题,降低数值处理难度和工作量.提出近场声全息与声学灵敏度的组合分析方法,利用声全息重建出表面法向振速及其导数,然后再进行灵敏度分析,解决表面声学量获取困难的问题.数值仿真的结果充分证明该声学灵敏度分析方法的正确性和可行性.     

分布源边界点法在声场全息重建和预测中的应用

提出了以分布源边界点法作为声场的全息变换算法,建立了基于分布源边界点法的声全息重建和预测的数学模型。与基于边界元法的声全息重建和预测模型相比,此法避开了变量插值、数值计算和奇异积分的处理,具有计算速度快、计算精度高、计算稳定性好和简单易懂等优点,因此在工程实践中有着广泛的应用前景。     

基于多域边界元法的声学形状灵敏度分析

将多域边界元法引入声学灵敏度分析,以边界元网格尺寸为有限差分法的步长,以数值外推方法获得外延节点处的边界条件,避免了大量系数矩阵的二次计算,可快速获得结构尺寸发生扰动后的辐射声压,从而可以有效地获得声学灵敏度曲线,更利于工程实际的应用.对该灵敏度公式进行数值计算,与传统全局有限差分法对比,证明了方法的正确性与有效性.     

点声源声场两种声强计算方法误差分析

分别推导出了点声源声场基于算术平均声压的声强计算误差公式和基于几何平均声压的声强计算误差公式 ,并进行了计算机仿真 ,且对这两种误差进行了对比分析 ,在高频区由几何平均声压而得到的计算声强的误差小于由算术平均而得到的计算声强的误差 ,几何平均声强具有比算术平均声强可测范围宽的特性。当声波是空间位置和时间的周期函数时 ,平面波误差项永远是一负偏差项。近场误差项不影响曲线形状 ,只是使曲线进行上下平行移动 ,随着 Δr/ r的增大 ,曲线向上移动 ,曲线和横轴的交点 (误差为零的点 )向右移动。     

方波扫描路径确定声源声功率误差特性分析

改进了矩形测量面方波扫描路径测量声功率的误差模型 ,以单极子、偶极子及四极子声源为例 ,给出了扫描方向、测量面离声源的距离及扫描线的密度的选取对理论误差的分布图形。分析结果表明 :对选定的测量面 ,在扫描线密度小的情况下 ,通过调整声源离测量面的距离 ,可以在声源近处找到一个最优点或较优点 ,使理论误差为零或很小 ;在绝大多数情况下 ,沿测量面长边扫描误差比沿短边扫描小。     

一种新的三维矢量声强测量方法

在双传声器互谱声强测量方法的基础上，提出了一种4传声器三维声强矢量测量方法，并且针对实际测量系统存在的误差，给出了一种简单实用的标定方法。以单极子声源为例，对该方法在不同频率情况下的理论误差进行了仿真分析，结果表明：在5—2000Hz频率范围内，测量所得x、y、z3个方向的声强误差均不超过1．5dB。与传统测量方法相比，该方法有如下优点：所用探头结构简单，只需4个传声器，可以节约成本；可用于瞬态声强的测量；在规定的频率范围内具有较高的精度。