一种基于波数积分方法的线源声场计算方法

提出了在Pekeris波导条件下,一种基于波数积分方法的线源声场中的稳定数值计算方法。通过对深度格林函数中上行波与下行波的归一化,得到稳定的系数矩阵,从而求得格林函数的解析解。对深度格林函数进行模式展开,验证了该方法得到的深度格林函数解析解的准确性。结合仿真实例,将该方法得到的波数积分模型与传统简正波模型KRAKENC的结果进行比较,结果显示,当某号简正波的波数与海底波数接近时,KRAKENC计算不出该号简正波,会导致KARKENC的计算结果不准确,而波数积分方法可以很好地解决该问题。因此,提出的方法可以作为Pekeris波导中线源激发声场的标准模型。     

一种可稳定计算负跃层浅海环境下声场的波数积分方法

提出了一种可以稳定计算负跃层浅海环境中声场的波数积分方法,通过对艾里(Airy)函数的归一化,得到了声源位于水体不同层中的系数矩阵,该系数矩阵是无条件稳定的。结合仿真实例,将该方法的计算结果与Airy函数未作归一化得到的计算结果进行比较,结果显示,当Airy函数未作归一化时,在某些情况下不能保证深度格林函数的足够收敛性,而该方法可以很好地解决该问题。同时将该方法的计算结果与简正波模型KRAKENC的计算结果进行对比,结果表明,文中提出的数值计算模型可以作为负跃层浅海环境中声场计算的有效补充。     

海水吸收对远距离水下声场计算的影响

低频声波在海水中短距离传播时,海水吸收对声场的影响几乎可以忽略.但是在实际传播中,传播距离可能达到数百甚至数千千米,此时海水吸收会对声场带来较大影响.在这种情况下,如果选用的水下声场计算程序忽略海水吸收,则远距离的声场计算结果会存在明显误差.分别比较了全反射理想波导和深海Munk声速剖面环境下几种常用声场计算模型的结果...     

基于精确数值积分的点声源反射声场模型研究

点声源辐射条件下的反射声场计算是一经典的Sommerfeld积分问题.在以往的研究中,含有表面波项的解由于其简便性和易计算性在室外声传播和大面积吸声材料的在体吸声测量中得到了较为广泛的应用,但对其在不同入射角度以及针对不同性质的材料(如局部响应或非局部响应材料)时带来的模型有效性问题较少提及.通过利用数值积分方法精确计算Sommerfeld积分,对两种不同性质的声学材料在不同入射角度下的辐射声场进行了研究,并和解析模型进行了对比,认为随着入射角度的降低和材料流阻的增加(即表现为局部响应性质),含有表面波项的解析解可以较好地表达辐射声场.     

水下运动体的三维动力特性分析

在水下运行的物体,由于其与周围水之间的相互作用,从本质来说是一种典型的流固耦合问题。采用位移-压力格式(结构用位移来描述而流体用压力来描述)的流固耦合模型来描述运动体和水之间的相互作用。这种格式和有限元方法将水下运动体的三维动力特性问题,归结为一个大型非对称方程的特征值问题。采用Arnoldi方法进行此非对称特征值的求解。此外,对于刚体模态带来的零频问题,构造出一种特殊的迭代求解格式。最后,给出了一个水下圆柱体的实例计算分析,计算结果表明本文中的方法是切实有效的。     

带隔板T形波导的仿真研究

本文介绍了带隔板T形波导的数值计算方法和平面电路方法,在此基础上利用HFSS仿真软件建模分析,得出10GHz下使回波损耗最小的“最佳隔板”,并研究了不同功率分配比下最佳隔板的位置,该结论可为功率分配器的设计提供一定的依据。     

筒式冷却机还原铁球团径向运动模拟仿真

针对直接还原铁回转筒式冷却机雾化喷嘴最佳布设区域设计问题,采用二维离散有限元方法,建立回转筒式冷却机断面还原铁球团运动模型,分析回转筒体在不同转速、填充率、物料粒径和导料板数量下,还原铁球团在断面的运动规律和动态休止角,并依据回转筒式冷却机内部平板型导料板的分布,求取还原铁球团与筒体的接触区域,为雾化喷嘴最佳布设区域设计提供设计参考。结果表明:筒式冷却机内颗粒物料在稳定运动阶段作滚落运动;提高筒体转速会使得颗粒物料的休止角增大;增加导料板和增大物料粒径可以改善颗粒物料在筒体内的运动状态;物料填充率的变化对实验结果影响不明显。     

纸杯机典型机构的运动分析及仿真

纸杯机工作过程主要由曲柄摇杆机构完成,为确保其工作可靠和运动平稳,采用理论推导和数值模拟相结合的方法,对其典型机构进行了运动分析,建立了数学模型.分析了滑块的位移、速度及加速度,计算结果与实测值相吻合,证明了数学模型的正确性.并采用运动分析软件分析了纸杯加工组合机构的运动与动态特性,绘制了速度、加速度曲线,为纸杯机设计与改进提供了重要的数据.     

运动仿真在仪表板系统设计中的应用

对仪表板系统中的手套箱进行运动仿真,发现手套箱设计开发中出现的干涉问题,并直观评价干涉量的大小,提高设计效率,对乘用车手套箱设计具有指导作用,并对其他内饰件设计开发具有一定的参考价值.     

选粉机颗粒运动的非稳态仿真与出口产量模拟

为了考察颗粒在立磨选粉机内的运动特性,并对选粉机的出口产量进行定量分析,利用计算流体动力学分析软件,对选粉机内的颗粒运动进行基于雷诺应力模型和离散相模型的非稳态数值模拟,通过对颗粒运动的实时仿真,模拟颗粒的分级过程。结果表明,选粉机出口产量随风量和转笼转速变化的规律与理论分析相一致;风量与转笼转速对出口产量影响的趋势与数值模拟的相对误差在10%以内。     

运动汽车噪声的可视化测量方法比较研究

运动汽车噪声源的快速定位和精确测量是进行汽车噪声控制的重要基础,通过可视化的方法将噪声源及声场分布实时显示出来使这一过程更为高效直观.目前在运动汽车噪声测量领域有3种噪声可视化测量方法:远场声全息法.短时波束形成法和动态波叠加法.通过理论分析和仿真模拟对3种方法进行比较研究,并搭建了基于3种方法的仿真和实验系统,通过实验验证研究结果,得出研究结论.     

声场波数积分截断波数自适应选取方法

在采用波数积分法进行声场计算的过程中,需要选取合适的积分截断波数,文章提出一种应用于流体介质中宽带声场波数积分计算的截断波数自适应选取方法。首先根据波数域格林函数的衰减特性构造一个数学模型,然后利用卡尔曼滤波器对该数学模型的拟合参数进行跟踪和预测,最后根据预测的模型参数计算截断波数。仿真试验结果表明,该方法实现了给定精确度下的积分截断波数自适应选取,能够克服现有方法不能兼顾低频段精确度和高频段计算量的问题,并且不会引入太多额外的计算量。     

应用于传声器阵列定位校准的空间点声源声场拟合方法

介绍了一种用于传声器阵列声源定位精度校准的空间点声源声场模拟方法,并基于该方法设计了一套空间点声源模拟系统,完成了一个传声器阵列的定位位置精度校准。文章采用多通道点声源空间声场合成算法模拟了一个位于自由场空间的点声源,根据传声器阵列中每一个传声器的空间位置坐标,计算出传感器所处位置声场的动态声信号。通过耦合腔标准声源将对应的多通道电压信号输入被校准阵列系统,完成点声源的模拟。然后,该阵列运用波束形成算法进行声源定位,得出点声源的位置,并与模拟点声源的位置进行比对,实现对阵列定位准确性的校准。     

无限长铁路声屏障对运行列车噪声降噪模型研究

利用国家标准GB/T172 47.2— 1998中声屏障对点声源插入损失的计算公式 ,得到无限长声屏障对线声源的降噪模型 ,并针对一个特定问题在MATLAB软件中编制计算程序 ,计算结果和实测结果以及经典图表进行比较 ,证明模型是正确可行的。     

空气声源激发的浅海声场的理论研究

研究了将空气中声速分布建模为Epstein分布,水层和海底均为均匀分布的三层介质模型的条件下,空气中点源激发的水下声场。既推导得到了声压场的形式解,通过数值分析,表明空气中点源激发浅水波导,在水层中形成的波导简正波具有实数本征值,可以远距离传播,称其为"水波"。空气层中的Epstein波导简正波在水层中为非均匀波,传播速度取决于空气中声速,称其为"水面波",并指出空气中声源运动产生的水面波多普勒频移大于水波多普勒频移。     

Effect of gravity field and moving internal heat source on a 2-D problem of thermoelastic fiber-reinforced medium: Comparison of different theories

A new fiber-reinforced model has been constructed by taking into account the deformation of a generalized thermoelastic medium with internal heat source. A general model of the equations of the formulation in the context of the Lord–Shulman theory that includes one relaxation time and Green–Lindsay theory with two relaxation times, as well as the classical dynamical coupled theory, is applied to study the influence of gravity and reinforcement on the total deformation of a thermoelastic medium. The normal mode analysis is used to obtain the exact expressions for the physical quantities. The variations of the considered variables with the horizontal distance are illustrated graphically. Comparisons are made with the results in the three theories in the presence and absence of reinforcement, gravity, and moving internal heat source.     

水下稳态涡流场声传播的数值模拟和实验研究

声波穿过涡流场时声传播特性会发生改变,可由此判断涡流场的存在及其特征参数。文章首先推导了二维稳态涡流场的射线微分方程组,实现了声波通过涡流场的声线轨迹模拟。然后开展水池超声传感器实验,采用现代计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)仿真方法获取涡流场参数。最后将通过涡流场声信号的时延结果,与实验测量值进行对比分析。结果表明,对于涡核半径为30 mm,最大切向速度为1.2 m·s^-1的涡流场,数值模拟误差小于10%,验证了基于射线声学的水下稳态涡流场声传播数值模拟的有效性。     

Theoretical study and 2D computational modeling of middle-infrared radiation generation in the field of few-cycle laser pulse propagating in GaSe slab waveguide

We have performed the theoretical study and 2D finite-difference time-domain-based computational modeling of middle-infrared radiation generation in the field of few-cycle laser pulse propagating in GaSe slab waveguide. The interaction of linearly polarized pulse with 1.98 um central wavelength, 22.44 fs duration, and electric field amplitudes 100 MV/m, propagated along the [010] crystalline direction of GaSe crystal with polarization aligned along [100] is considered. The crystal length chosen is equal to 21.78 um. Symmetric GaSe slab waveguides with 6.336 um, 7.92 um, 11.88 um, and 15.84 um thicknesses excited by the Gaussian pump beams with 3.96 um, 5.94 um, 8.91 um, and 11.88 um diameters, respectively, are considered. The 2D distributions of the electric fields are obtained by numerical integration of Maxwell’s equations’ systems. The spatially spectral normalized distributions of the electric fields are obtained. The efficiency of generated infrared (IR) radiation vs. spatial transverse coordinate is obtained.     

Numerical study of flow field induced by a locomotive fish in the moving meshes

In this paper, the equations of motion are solved together with the incompressible constraint condition to simulate the flow field induced by the two specified fish motions. Since the investigated flow/structure interaction varies with time, the analysis is conducted in the moving meshes. Within the arbitrary Lagrangian–Eulerian (ALE) framework, both the space conservation law and the geometric conservation law have been rigorously enforced on the discrete level. Grid points move along with the fish to facilitate the analysis of the induced flow field for revealing the interaction mechanism. The resulting wave and sinusoidal motions of the fish are addressed. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.