高分子材料声学特性及其在声纳导流罩上的应用

本文概述了高分子材料的声学特性,指出环境温度对高分子材料的声学特性有着不同程度的影响;材料的透声系数不仅取决于材料本身的固有特性,亦取决于材料的厚度、介质的性质和声波的频率等因素。实验证明,尽管海水老化对高分子材料的透声性能有所影响,但由于其具有与海水声阻抗相匹配的特性,故透声性能仍然较好,是良好的水声系统声纳罩壳材料。本文还扼要介绍高分子材料在国内外建造声纳导流罩中的应用实践,强调指出我国已于1970年研制成第一个玻璃纤维增强塑料声纳导流罩。     

先进复合材料的声学特性及其在水声工程中的应用

通过理论计算及试验，研究了碳纤维增强复合材料（ＣＦＲＰ），芳纶纤维增强复合材料（ＫＦＲＰ）的基本声学性能，分析了其作为水声结构材料在水声工程中应用的可能性及其特点。尤其指出了先进复合材料作为声纳导流罩透声窗材料的现实意义。     

水中双层金属板的透声性能分析

声呐导流罩用透声材料从不锈钢、玻璃钢到钛合金,已发展了几十年,这种导流罩是由单层材料构成,各有优缺点。本文介绍了一种“新型”声呐导流罩的设计方法,即用双层合金板作为透声窗,它不仅机械强度高,而且低频段透声性能好,本文对双层钢板的平面波透声性能进行了理论分析,并给出了测量结果。     

国外大舰导流罩概述

阐述了导流罩的作用、构成及其设计要求,介绍了几种国外早期的、在役的和新研的典型大舰舰艏导流罩,比较了导流罩常用壳板的透声系数,提出安装在舰艏导流罩内声学基阵对环境的设计要求。     

水声功能橡胶研究新进展

介绍了橡胶的声速、特性阻抗、声学原理等基本性质,以及水声功能橡胶在吸声、透声和反声方面的研究现状及应用,并对其发展方向进行了展望。     

透声复合船体板结构的声学性能分析

建立了垂直入射时复合船体板结构中前行波和回行波声压幅值在层间的传递矩阵,计算了该类复合结构的透声系数,并对典型夹芯板结构进行了分析,指出对于阻抗匹配层要降低材料的损耗因子,而对于阻抗失配层要降低厚度,才能显著提高复合板结构的透声性能,有助于水声复合材料的设计以及声学试验的数值验证。     

增塑薄板导流罩声性能的近似计算

本文对增强塑料薄板导流罩的透声性能和相位特性进行了理论计算,并作了一定分析。     

声学聚氨酯的研究进展

概述了热塑性聚氨酯（TPU）在声学领域的最新研究进展,内容涉及与TPU在声学领域应用有关的高粘弹性TPU用作阻尼材料的填充体系和IPN体系及其在透声降噪方面的两种用途,重点讨论了TPU用作水声换能器包敷材料和拖曳线列阵声呐护套材料的透声降噪机理,指出了深入研究拖曳线阵声呐护套用TPU材料的必要性。     

舰船导流罩声传播特性研究

建立舰艏声呐导流罩理论模型,运用有限元和边界元的方法进行仿真计算。以某一型船的导流罩声学环境为例,进行了96种工况和导流罩环境下声呐指向性和声衰减特性等声学性能的理论计算,开展了90种工况下的该型船导流罩声传播性能的水池试验,取得翔实的试验数据。仿真计算结果与试验结果吻合良好,验证了理论计算的可行性和正确性。     

导流罩和声障板对声纳尾部声场影响的数值模拟

针对某舰壳声纳导流罩及不同声障板,运用有限元分析计算软件和声学分析软件,对其模型罩建立了在内部声源定向发射时辐射声场的计算模型,计算模拟了某频率下声场指向性和声衰减特性,计算结果与消声水池的试验结果吻合良好,研究成果对舰船声兼容性的设计有重要的参考意义.     

乐罩对剧院音质参量的影响分析

乐罩是有自然声演出功能剧场舞台表演区的重要组成部分,其作用是防止有限的自然声能被舞台吸收和逸散,并。文章分析了24座剧院加乐罩前后音质参量实测数据,研究了加乐罩前后音质参量的统计特性。加乐罩后的剧院,在混响时间、早期衰变时间、强度因子、舞台支持度等音质参量上均有显著的提升。     

有限声束在固体板表面的声反射

采用将有限声束分解为一系列平面波的方法，对有限声束在液体－固体板－液体结构中的声反射问题进行了分析和计算。当有限声束以平面波反射系数相位为１８０°时的入射角入射时，在固体板表面反射的声束沿板表面存在显著的移动和展宽现象。本文的有关结果，对进一步研究有限声束在板状结构表面的声反射具有积极意义。     

基于超声驻波场的水下颗粒操控研究

超声波产生的声辐射力可以实现对微小物体的操控。针对微米尺度颗粒在液体环境的操控问题,基于黏性介质中的声辐射力理论,建立由双凹球面聚焦超声换能器驱动下的水下颗粒操控模型。利用COMSOL软件仿真了模型的声场、声流场及颗粒操控动态过程,最后通过水下颗粒操控实验对仿真结果进行验证。研究发现,颗粒在水下操控过程受到声辐射力与声流曳力的共同作用,由声波干涉作用形成的局部驻波场主要依靠声辐射力将颗粒团聚在波节位置,但随着颗粒尺寸的减小,颗粒无法继续束缚,颗粒操控将由依靠声辐射力转变为声流曳力。此外声场强度的增加会增强颗粒操控的抗扰动能力。     

中心棒哈特曼发声器声学特性研究

采用FW-H声模拟法,研究了中心棒的位置、长度和直径等因素对中心棒哈特曼发声器声学特性的影响,得出如下结论:无论中心棒置于谐振腔入口前端还是底部,只要中心棒一端处于气流入口到谐振腔入口段,哈特曼发声器就能产生较高的声压级;中心棒置于气流入口,且长度不超过喷流间距,会产生比普通哈特曼发声器更高的声压级;中心棒的半径有一个最佳值,数值模拟结果显示,不同半径中心棒哈特曼发声器声压级的大小顺序相应为:r=0.2mm、r=0.3mm、r=0.1mm、r=0.5mm,即半径r为0.2mm的中心棒哈特曼发声器产生的声压级较大,而半径r为0.5mm的声压级最较小;频谱分析发现,加中心棒会使哈特曼发声器的最大峰值频率变小。上述结论对中心棒哈特曼发声器的应用具有重要的指导意义。     

热声发动机用声学放大器的改进研究

声学放大器是一种可显著提高热声发动机输出压力振幅和压比的装置,存在的主要问题是声功损失过大.通过理论研究,提出采用较大管径进一步提高声学放大器性能的方法,称为改进型声学放大器.实验结果表明:该声学放大器在大幅度提升输出压比的同时,没有明显降低发动机内的压比和破坏发动机内部声场,能使发动机工作在较高的品质状态.采用变负载法测量声功的实验结果也表明,改进型的声学放大器有效地解决了声功损失过大的问题.     

An application of fast multipole method in analyzing acoustic filters

Abstract

The purpose of this study is to investigate the acoustic performance of mufflers. As a numerical scheme for analyzing an acoustic filter, the boundary element method is more suitable than are domain methods, such as the finite element method, which has to mesh the domain. However, the coefficient matrices established by the boundary element method are full and often non‐symmetrical. In order to decrease the computational time required, the fast multipole method has been applied. The fast multipole method, when compared with the boundary element method, reduces CPU time from an order of N² to Nlog^γ N, where N is the number of unknowns and γ is a constant. This study focused on the different geometries of plates within simple expansion acoustic filters. Numerical analysis demonstrates that the transmission loss at a particular frequency performance is better when employing a simple expansion acoustic filter with plates.     

“水鸣天梯”声景观成因分析

基于周期台阶表面声阻抗理论,解释了"水鸣天梯"声景观的物理机制。首先在低频准平面波近似的情况下,利用阻抗转移公式得到了周期台阶单元表面声阻抗。数值解表明,在低频段台阶表面的声阻抗呈现纯容抗性,证实了表面波的存在。有限元软件仿真的结果与理论分析保持一致。应用表面波的性质,设计并进行了现场试验。试验数据分析表明:在台阶底部脚踏石阶或者发射脉冲声波,声波经过台阶表面作用,到达台阶顶部时只有低频部分的声能量得到了较大保留,与理论分析和模拟结果相一致,最终确定了正是周期台阶的表面波滤波效应使得脚踏声转变为悦耳的水滴声。     

水声通信与水声网络的发展与应用

水声信道是迄今为止最为复杂的无线通信信道之一,其固有的时-空-频变以及窄带、高噪、强多途、长时延传输等特征,使水声通信和水声网络在性能上还难以满足人们在实际应用中的迫切需求,面临极大的技术挑战。介绍了水声通信与水声网络的特点和发展现状,分析了复杂多变的水声信道特点及水声通信所要解决的关键技术,包括调制、解调技术和信号检测技术;介绍了水声网络中的拓扑结构、多路访问、MAC协议和路由选择等方法。最后简要介绍美国Teledyne Benthos公司的水声Modem和美国海军的海网Seaweb网络及国内在此方面所取得的一些进展及应用前景。     

一种新型声隔离系统

水声换能器的收／发声隔离度决定了很多水声设备的性能优劣。介绍了一种新型声学隔离系统,该系统改变了声障板的设计思路,使换能器的收／发声串漏得到明显降低。通过偶极子原理,提出了一种提高收／发声学隔离度的方案。利用有限元仿真手段,计算并验证了该种方案的有效性。参照仿真模型,制作了一套声隔离系统样机,在1个倍频程的频带内,该系统的收／发声隔离度大于40dB。该声隔离系统提高了现有水下声目标模拟设备的性能。     

声辐射模态理论及应用研究综述

文章对声辐射模态技术研究相关进展进行了综述。介绍了声辐射模态理论从创立以来的研究成果及其在结构声有源控制、噪声源识别和声场重建等方面应用研究情况。对当前制约声辐射模态技术应用的关键问题进行了简单分析,并对其进一步发展提出了展望。