线性化欧拉拟特征方程模拟圆柱绕流声场方法

为模拟圆柱气动噪声的辐射特性,本文利用大涡模拟方法计算了马赫数0. 4时圆柱气动力脉动,建立了紧致点声源模型,采用高精度有限差分格式求解了均匀流声学线性欧拉方程(Linearized Euler Equation,LEE),数值模拟了考虑和不考虑对流效应时声波的传播,分析了声波的辐射和衰减特性。仿真结果与声压解析值和大涡模拟直接计算结果基本一致,证明了线性欧拉方程方法对模拟Ma=0. 4时圆柱气动噪声的适用性和可靠性;对流效应对噪声传播的影响不可忽视,对上、下游声压有明显的放大、缩小作用,使声波传播方向偏转了约21°;声压与声源距离的1/2次方成反比,与理论一致,对流状态下要考虑多普勒因子修正。     

斜入射下多层均质复合板结构的声透射

为研究多层均质复合板的声透射性能,将其简化为多层均匀介质,考虑了平面声波斜入射下介质中声吸收和剪切力的影响,建立了各层介质中前行波和回行波声势幅值之间的传递矩阵,推导了整体透射系数的计算公式.算例分析表明:夹芯板的整体投射系数随着平面入射波的频率的升高而降低,面板厚度、芯板厚度、芯板弹性和剪切损耗因子的增大将会降低整体透射系数,而且面板厚度比芯板厚度的影响大,芯板剪切损耗因子对整体透射系数影响很小.     

声子晶体的传输特性研究

为探究声子晶体的声波控制机理,研究了声波在声子晶体中的传播行为.通过分析声波激励声子晶体元胞的局域共振响应特性,计算了局域共振型声子晶体的频率响应.运用comsol软件模拟线声源激励在声子晶体薄板后汇聚成点声源.基于光外差测量平台进行了声传输实验,测量汇聚点的声压,并利用NE564组成中心频率为40 MHz锁相环电路来解调声子晶体表面振动信息.运用Matlab处理数据得到声子晶体的频率响应函数,即声子晶体传输特性.实验结果表明,共振频率可以确定声子晶体带隙,减小包覆层橡胶的刚度以降低带隙频率.     

钢筋混凝土板裂缝对声发射波传播特征影响

目前利用声发射技术对混凝土结构进行裂缝定位或损伤检测时,并没有考虑已存在裂缝对声发射波传播特征的影响,这往往会使检测结果产生较大的偏差.为了探究裂缝参数对声发射波传播特征的影响,对3个不同保护层厚度的钢筋混凝土板试件进行了四点静力加载破坏试验和声发射测试,研究了裂缝深度、宽度、数量对钢筋混凝土板声发射波速和振幅衰减等传播特征的影响规律.试验和分析结果表明:裂缝深度对声发射传播特征的影响显著,声发射振幅衰减随裂缝深度增大而增大,声发射波速随裂缝深度增大而减小;声发射波速和振幅衰减几乎不随裂缝数量、宽度两参数变化而变化.在此基础上,提出考虑裂缝影响的修正波速时差定位法,进一步探讨了与采用传统时差定位法相比对钢筋混凝土损伤定位的影响,结果显示,基于修正波速的时差定位法对钢筋混凝土板进行损伤定位精度更高.     

桥面铺装调平层与沥青面层层间剪切行为

为了改善桥面铺装层间结构病害多发的问题,采用ANSYS软件对调平层与沥青层层间结构的受力进行分析.提出层间极限剪切边界的概念,开展重要影响因素的敏感性分析,与组合结构抗剪强度变化方程建立联系.结果表明:水平力系数而非竖向荷载是层间极限剪切边界的关键影响因素;沥青上、下面层厚度对铺装结构层间剪切状态具有相似的改善效果;调平层厚度对桥面铺装层间剪切状态的影响较小;铣刨措施组合结构抗剪强度回归方程的斜率大于典型铺装结构下极限边界方程的斜率,可以保证调平层与沥青层处于剪切安全状态.层间极限剪切边界可以将铺装结构力学分析与室内试验建立直接联系,为桥面铺装层间结构设计提供参考.     

细粒层厚度与法向应力对砂土强度影响的试验研究

以河北磁县境内的砂土为研究对象,利用环剪仪对砂土的强度特性进行了研究.主要考虑细粒层厚度、法向应力对其峰值强度和残余强度的影响.结果表明:法向应力对砂土的峰值强度和残余强度及强度损失率均有影响,法向应力增大,峰值强度和残余强度均增大,强度损失率也越大,细粒层厚度对砂土强度的影响亦是如此;法向应力为50~200 kPa,细粒层厚度为0.0~2.0 mm的情况下,强度损失率由10.0%增大到28.0%;剪切面上土的性质决定了剪应力-剪切位移关系曲线的形状.     

哥氏力对剪切型声表面波传播属性的影响

从理论分析和实验研究了哥氏力对剪切型声表面波传播属性影响。理论分析方面表明,在哥氏力作用下剪切型声表面波中质点的运动方式发生了变化,已不再是纯剪切运动,而是变为椭圆运动,从而改变声波的传播速度。在实验方面,选择综合性能优良的ST-90oX切石英晶片为基底材料,设计了差分结构的剪切型声表面波器件,并设计相应的工作检测电路,通过实验,检测出旋转角速率使声表面波的频率发生了变化,验证了哥氏力对剪切型声表面波的影响。     

共线声光效应中模式转换效率的理论分析

利用多层结构声表面波的精确模型对决定衍射光栅常数的声表面波传播特性进行了研究,其衍射光栅可使波导中导模向漏模转换,这一现象可用耦合模理论解释。模式转换效率可化作声波频率、声光作用长度、波导厚度和声波功率密度的函数,并利用数值计算得出结果。     

海水弛豫效应对有限振幅声波传播的影响

为了研究海水弛豫效应对有限振幅声波传播的影响,本文将海水弛豫过程的修正项加入到有限振幅声波的传播模型中,得到了弛豫介质中有限振幅声波的传播模型及声雷诺数。当声波频率远小于介质的弛豫频率时,结合数值算法,对声波的传播进行数值模拟,分析了硫酸镁弛豫效应对声波传播的影响。研究表明:海水介质中冲击波的形成具有一定的阈值条件,当声雷诺数超过阈值条件时会形成冲击波,此时弛豫效应引起的逾量吸收具有推迟冲击波形成的作用,且冲击波的幅度随着传播距离的增大而衰减,而当声雷诺数没有达到阈值条件时不会形成冲击波。     

近场波束零陷权声图测量干扰抑制技术

聚焦波束形成声图测量技术是一种近场高精度声被动定位技术.为了抑制近场声图测量过程中干扰声源对待检测声源定位的影响,给出了一种基于近场聚焦波束零陷权的声源干扰抑制方法.经过理论推导分别给出了权在窄带信号情况下和宽带信号情况下的解析形式,该权具有形式简单,计算量小等优点,适合实际工程应用.对权的性能进行了仿真及实验验证,结果表明,该权可以有效地在近场干扰声源位置上形成指向性零点,从而抑制掉干扰声源对声图测量的影响,改善对待探测声源的声图测量效果.     

层状含气泡非饱和多孔介质的声反射与声透射

为了得到声波从水入射到含气泡非饱和多孔介质层的反射和透射规律,气泡对多孔介质声学特性的影响以及层状固体介质对声波的反射和透射一直是水声领域重要的研究课题。分析了基于气泡振动修正的Biot波动方程和弹性模量,将介质层中三种透射波的平面波解代入修正后的Biot波动方程,通过分析平面波垂直入射的边界条件推导了声波的反射系数和透射系数。数值分析表明,气泡的大小、含量以及介质层的厚度是影响声波在层状多孔介质声学特性的重要因素。当入射声波频率很低时,介质层尺度相比波长而言很小,呈现很好的透声性能;声波频率很高时,波长很小,透射系数和反射系数都呈现振荡趋势;而当声波频率在气泡共振频率附近时,气泡的共振引发层状多孔介质的高衰减,使得声波很难穿透。     

管中声波与膨胀腔的声学能量

本文以单维波的波动方程及声传播的能量分析为基础,探讨声波在管道中的传播现象,在截面积变化的管道中声波的传播特性。从能量守恒及质量流守恒的观点,定量地分析计算膨胀腔抗性消声器的反射波与传导波,及扩张式消声器的传导损耗,为设计抗性消声器阐明了理论基础,给出了具体计算方法。     

球-柱-球复合壳体结构声辐射建模及特性分析

针对典型复合材料轴对称结构的外部声辐射问题，本文建立了基于结构完整边界的广义谱-配点边界元法的结构声辐射分析模型。从一阶剪切层合壳理论出发，推导了复合材料结构振动能量方程，引入广义谱方法和边界元方法的思想，将Helmholtz积分方程转化为边界积分方程，再将位移、声学变量和Green函数等展开为周向Fourier多项式和轴向Chebyshev多项式的形式，经化简得到一维半解析声振耦合求解的声场方程。对于浸没在轻质和重质流体中的壳体结构，均采用强耦合的处理方式对结构声问题进行求解。通过数值结果验证了本文方法的正确性，分析了各向同性均匀材料和正交各向异性球-柱-球复合壳体的声辐射问题，并讨论了不同载荷方式、铺层角度等因素对复合壳体结构声辐射的影响。结果表明：对于铺层为[90°/±θ/0°]_S的玻璃纤维材料复合壳体结构，随着铺层角的增大，组合结构的轴向拉伸和弯曲刚度逐渐减小，周向的刚度得到加强，并在结构弯曲-扭转耦合效应的作用下，壳体结构的辐射声功率级响应曲线的峰值频率向高频发生偏移。     

低速流场中的声传播模拟

为了研究流噪声的产生机理,且考虑介质粘性和流场对声传播的影响,采用分解法对低速流场中的声传播进行数值模拟.基于非结构化网格,采用有限体积法对时域上低速流的声传播问题进行研究.把可压缩N-S方程分解成不可压N-S方程和声扰动方程,并采用SIMPLE算法来求解声扰动方程,吸收边界采用DRP(保持色散关系)无反射边界.对流场...     

温度和粗糙度对混凝土桥面铺装层间剪切强度的影响研究

为探究温度和粗糙度对混凝土桥面铺装层间剪切强度的影响规律.在室内剪切试验中,采用摩擦系数、构造深度、2D/3D灰度值表征混凝土板粗糙度;并测量剪切试件的层间剪切强度.对粗糙度与层间剪切强度的关系进行灰色关联分析后,基于主成分回归法分析温度、粗糙度对层间剪切强度的影响规律.发现摩擦系数、构造深度变化对层间剪切强度的影响较大;灰度值变化对层间剪切强度的影响较小.从温度、粗糙度与层间剪切强度的非线性回归模型可知:相较于粗糙度变化,温度变化对层间剪切强度的影响更大,层间剪切强度随温度的升高而减小.     

不同围压下灰岩力学特性及破坏力学模型研究

为了研究围压对灰岩力学特性及破坏力学模型的影响,采用MTS815对完整灰岩岩样进行三轴压缩试验。基于岩样宏观破坏形式,建立张拉剪切破坏模型,构建峰值强度与围压关系表达式;讨论张拉剪切模型与纯剪切模型对岩石剪切强度参数值（粘聚力与内摩擦角）的影响。研究结果表明：岩样弹性模量、抗压强度及残余强度均随围压升高而增大,且残余强度与围压呈非线性相关;当岩样最终破坏时,环向应变与轴向应变比值随围压升高呈负指数降低;一定围压范围内,岩石抗压强度受剪切强度参数和抗拉强度影响;张拉剪切模型确定岩石剪切强度参数值随破裂角增大而增大,与纯剪切模型相比,数值均较小。因此,低围压时,考虑岩石破坏模型具有一定的实际意义。     

测量海底渗漏气泡流速的声波分路器声学特性研究

为了测量海底冷泉渗漏流量的主要参数气泡流速,提出了用声波分路器将同源声波分成两路的方法,根据声波导管理论和声波传播原理设计了分路器的结构.换能器的校验实验表明两路接收换能器的性能基本相同,能满足分路器的验证实验.在空气与水中对声波分路器的特性进行了实验对比:空气中的实验表明,同源声波穿过分路器两支路后声程、幅值和频谱特性基本一致,验证了设计的合理性;水中的实验表明,同源声波穿过分路器能量的损失约为20%,为减少在水中声波的损失,分路器需要加上声波反射元件.     

内部声激励下圆柱壳低阶模态声振特性研究

针对舱室空气噪声引起水下航行器的外辐射噪声问题,基于Flügge薄壳理论和Helmholtz波动方程,推导了机械点力源和内部点声源激励下有限长单层圆柱壳的振动方程,分析了声腔结构对声源辐射能量的影响,并通过数值仿真对比分析了机械点力源和内部点声源激励下圆柱壳低阶周向模态声振特性和传递损失。数值计算结果表明:机械点力源激励下,各阶周向模态均影响壳体的振动特性;内部点声源激励下,壳体振动主要由低阶周向模态主导,其声辐射效率更高,能量传递损失更大。该研究结果对水下航行器声学设计具有一定的参考价值。     

水下噪声源的声成像研究

水下声成像技术是研究水下声源及其性质的有力工具.本文利用声波互强度的传播规律,通过声场的空间变换获得水下声源的声像.文中利用 FFT 算法计算 Fresnel 积分,并以一个长度和宽度均为2d=23cm 的五元十字阵水下发射系统为例,给出了该系统在水下2m 深时的声像.文中还对声成像过程中声学测量的参数选择做了说明.     

沥青路面环氧乳化沥青黏层性能研究

采用剪切试验和拉拔试验对不同黏层材料配方、不同洒布量和不同温度条件下的环氧乳化沥青黏层的抗剪性能和抗拔性能进行研究,分析了配方、洒布量和温度对黏层的粘结力、内摩阻角和抗拔强度的影响,通过与SBS改性沥青、海川高黏沥青和环氧树脂沥青的性能对比试验对环氧乳化沥青黏层的粘结性能进行了进一步分析.结果表明:抗剪强度随正应力的增大近似呈线性增大,符合库伦-莫尔理论;粘结力、内摩阻角和抗拔强度均随洒布量的增加先增大后减小,粘结力和抗拔强度随温度的升高大幅度降低;20℃、40℃及60℃条件下抗剪强度、粘结力最大值对应的洒布量分别为0.6、0.8、0.8kg/m~2;环氧乳化沥青的最佳配方及最佳洒布量分别为环氧树脂∶固化剂∶乳化沥青=16∶4∶80及0.8kg/m~2;与其他3种黏层材料相比,环氧乳化沥青的粘结性能较优异.