浅海环境不确定性对声场扰动的影响

探索海洋环境各水声参数的不确定性所引发的声场扰动,对提高水声场预报的准确性与科学性至关重要,极具理论意义与应用价值。基于Workshop’97浅海环境基准模型,以扰动声场与实际声场的相关性函数作为量化指标,通过Kraken波动理论数值模型与马尔科夫链蒙特卡罗随机统计思想,基于单因子变量原则模拟分析了浅海水平不变环境中各水声参数声场扰动敏感性大小及其相关性,结果表明:沉积层声速C_1、水深D_1敏感性最强,沉积层衰减系数αs、沉积层密度ρs、沉积层声速C_2、沉积层厚度D_2、基底声速C_3次之,基底衰减系数αb、基底密度ρb几乎无影响;αs、ρs、C_1、D_1敏感性随距离增加逐渐增强,C_2、D_2、C_3敏感性随距离增加逐渐减弱;D_2、C_2,D_2、C_3,C_1、C_3,C_2、C_3之间存在较强的正相关性,D_2、C_1,C_1、C_2之间为显著的负相关性。     

复杂声场环境下目标声源声场重建误差分析

针对目标声源在复杂声场环境下进行声场重建易受到其它声源干扰的问题,提出存在干扰源声场、散射声场及目标声源声场的混合声场环境下基于单面声场分离技术的目标声源声场分离及重建方法。首先,通过理论分析和公式推导,清除干扰源声场及散射声场的影响;然后,利用传递函数性质对声场分离及重建误差进行分析,并对计算公式中存在的奇异性问题予以消除,得到高分辨率的声场重建图像。数值仿真表明:利用常规的单面声场分离技术很难重建混合声场环境下目标声源的声场,而利用本文研究的声场分离及重建方法能够很好反映目标声源声场的实际情况,提高声场重建的精度。     

基于声线法的特殊体育馆模型中声场均匀性分析

采用声线法得到体育馆模型和三维矩形空间中声线传播特性,通过Wolf方法计算了体育馆模型和矩形空间的李雅普诺夫(Lyapunov)指数,得到两个空间声线系统的混沌特性。通过比较两个空间中声线传播的位置和方向遍历特性,探索几何空间形状对声场均匀性的作用。研究表明,这类特殊体育馆模型是一个有两个正的Lyapunov指数的超混沌结构。声线在体育馆模型空间的传播有着位置和方向的遍历性,而在矩形空间中只有位置的遍历性,没有方向的遍历性。通过声学软件Odeon对体育馆模型和三维矩形空间进行仿真,采用彩色网格计算多个维度平面位置的声压级差异并做整体对比。可以看到,空间几何形状对声场均匀性有着重要的作用。     

舰船声场的近程分布式声源模型

根据舰船声场的近程分布式声源特性,采用三轴声强测量法建立了模型,提出了提高其精度的方法.     

计算结构随机振动辐射声场的统计波叠加方法

机器的机械振动大多是具有随机特性的随机过程,由其激发的声场为随机声场,对于随机声场中的信息就需要用统计的参数来描述.文中结合波叠加方法和统计方法,提出一种统计波叠加方法,利用结构表面的振速自谱函数.对随机声场中的统计声学量进行计算,不需要对每个随机样本进行单独的声学计算后再作统计分析,速度快,精度高,并对振动箱体进行了仿真分析,计算结果的最大误差为1.3%,证明了统计波叠加方法对随机声场进行计算的正确性和有效性.     

基于有限元法的模糊参数二维声场数值分析

为了分析不确定性二维声场,引入模糊集概念描述声场的物理参数、载荷和边界条件的不确定性,推导了分析模糊参数下二维声场问题的相关计算公式。在不同隶属度的截集下通过对模糊动刚度矩阵和模糊载荷矩阵进行泰勒展开,再用纽曼展开对模糊动刚度矩阵泰勒展开式的逆进行转化,采用摄动有限元法求解,最终得到模糊参数下的声压解集。以二维管道声场模型和某轿车二维声腔模型为研究对象分析了模糊参数下的声压响应,结果表明该文方法能有效分析模糊参数下的二维声场,具有重要的工程应用价值。     

声速分布对浅海低频声场空间相关的影响研究

针对浅海低频环境下水中声速分布对声场空间相关性的影响问题,利用基于抛物方程方法的RAM程序,仿真分析了声场空间相关特性在浅海不同声速梯度、不同阵元间隔下的变化规律。研究结果表明:在浅海低频环境下,正声速梯度值越大,垂直相关系数衰减越慢,水平纵向相关系数则相反;随着正声速梯度值的增大,垂直相关长度和水平纵向相关长度均呈现剧烈波动。负声速梯度值越大,垂直相关系数衰减越快,水平纵向相关系数则相反;随着负声速梯度值的增大,两类空间相关长度均缓慢波动。     

基于统计能量法的声场-结构耦合模型高频振动隔振分析

应用统计能量法软件计算高频域卫星的声场-结构耦合响应,并设计被动隔振与主动式有效载荷适配器相结合的减振方案。利用有限元建模和AutoSEA仿真进行减振模拟分析,证明综合隔振方案的提出有效减弱了各阶模态频率上的振动响应,同时也消除了声场振动声压的波动峰值。且充分说明AutoSEA仿真计算对于高频声场-结构耦合问题的可行性与准确性。     

豪华大客车车内声场的模态分析

结合典型豪华大客车采用有限元法进行了车内声场的模态分析.文中对内部纯流体声场,考虑座椅影响和考虑声场与车身结构之间耦合作用这三种情况分别建立了车内部声场的三维有限元计算模型,并对车内声场进行了声学的模态分析.     

基于空间声场位移分析海洋环境参数的扰动灵敏度

水声信号处理与海洋环境紧密结合是水声技术发展的趋势，利用空间声场位移分析方法，仿真计算了非理想温跃层声信道中各个海洋环境参量对声场的影响。该方法能够更加真实地反映海洋环境参数扰动引起声场的结构变化。     

声速法温度场重建接收信号幅值影响分析

为研究声速法接收信号幅值的变化对温度场重建的影响,基于声学测温法开展了热校准风洞模拟试验,成功模拟了航空发动机燃烧室出口的温度场重建。首先从接收到的信号数据中提取特征,建立特征矩阵,用以反馈信号幅值的变化;然后,基于采集到的信号数据,通过最小二乘法进行温度场重建;最后,通过比对不同特征矩阵下温度场重建的实际效果,分析声速法采集的信号幅值的变化对温度场重建的影响。通过试验验证可知：接收信号幅值越大,重建温度场的均方根误差越大,当幅值大于理论值40%时,均方根误差大于理论值14.38%;接收信号幅值越小,重建温度场的最大相对误差越大,当幅值小于理论值40%时,最大相对误差大于理论值44.3762 K。本文的研究对推动声学测温技术在航空发动机燃烧室出口温度场测试领域的发展起到促进作用,具有重要技术借鉴价值。     

浅海低频声场的水平纵向相关性

基于一次浅海声学实验数据,研究了浅海低频声场的水平纵向相关特性。利用简正波干涉理论,对实验结果中声场水平纵向相关的振荡结构与强烈起伏现象进行了分析与解释。声场水平纵向相关的振荡结构是由简正波干涉所致,该实验结果进一步验证了该现象在浅海低频条件下的普遍性。当实验中采用的爆炸声源的标称深度位于声场中某号有效简正波的一个波节附近,声源实际爆炸深度的较小变化引起该号与其它号有效简正波幅度比值的较大变化,从而在有效简正波号数较少的情况下引起了声场水平纵向相关的强烈起伏现象,该现象表明在一定条件下声源深度是浅海低频声场水平纵向相关的一个敏感参数。     

Reliability‐based topology optimization against geometric imperfections with random threshold model

This paper develops a new reliability‐based topology optimization framework considering spatially varying geometric uncertainties. Geometric imperfections arising from manufacturing errors are modeled with a random threshold model. The projection threshold is represented by a memoryless transformation of a Gaussian random field, which is then discretized by means of the expansion optimal linear estimation. The structural response and their sensitivities are evaluated with the polynomial chaos expansion, and the accuracy of the proposed method is verified by Monte Carlo simulations. The performance measure approach is adopted to tackle the reliability constraints in the reliability‐based topology optimization problem. The optimized designs obtained with the present method are compared with the deterministic solutions and the reliability‐based design considering random variables. Numerical examples demonstrate the efficiency of the proposed method.     

敷设某种吸声材料的声诱饵简化模型隔离度仿真计算

随着水声电子对抗技术的不断发展,对于声诱饵系统边收边发技术的需求日益增强。实现边收边发技术的难点之一在于如何增大声诱饵系统发射端与接收端的隔离度。由于高分子吸声材料对声能的吸收作用,可以考虑采用在声诱饵接收端敷设吸声材料的方式,对声诱饵系统的隔离度进行改善。利用有限元计算软件对简化的声诱饵模型的隔离度进行数值仿真计算,分析声诱饵模型接收端敷设不同厚度的吸声材料时,对声诱饵系统隔离度的影响。计算结果表明,在声诱饵接收端敷设吸声材料时,可以增大声诱饵系统发射端与接收端的隔离度;当吸声材料达到一定厚度以后,对声诱饵系统隔离度的影响几乎不变。     

国内建筑声环境研究热点分析——基于“中国知网”数据库

经历了数十年探索,国内建筑声环境研究体系逐渐成熟,分析总结其演进过程对今后学科发展具有重要意义。文章借助科学计量软件CiteSpace对CNKI数据库中2000-2021年建筑声环境相关文献进行可视化处理,由文献作者、研究机构、关键词共现、聚类分区等可视化信息,对该学科进行宏观归纳;通过时域图、突现图等可视化信息,将该学科近二十年研究热点进行剖析总结。最终从内容体系、技术手段、政策发展三方面总结国内建筑声环境研究体系特征,并对学科未来发展方向进行展望。     

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。     

低频矢量声场建模及其应用研究

浅海近距离矢量声场携带了丰富的信息可以用来识别目标。采用射线理论对浅海低频矢量声场进行建模,并且分析了该模型在浅海或深海低频时的适用性。经过与波动理论的比较,说明该模型仅是矢量声场传播损失的简单近似。通过分析浅海声压场的特性,提出了一种目标运动参数估计的方法,海试数据分析说明了其有效性。近距离目标辐射的低频宽带噪声通过浅海声场后,在LOFAR图上形成双曲线干涉条纹。运用图像处理中边缘提取的常用方法——Hough变换,提取双曲线参数,可以得到运动目标的航速、航深及距离的信息。     

声学测温技术在燃煤炉膛温度场测量中的应用

介绍了声学测温技术的国内外发展概况。对声学测温技术的原理、测温系统的基本构成进行了描述。分析了声学测量系统中声波收发单元、声波传播时间的测量、温度场重建等关键技术。讨论了燃煤炉膛内多相的烟气介质对声波传播的影响,并分析了声波收发单元的布阵形式、温度场重建算法对炉膛温度场的测量结果带来的影响。最后,对声学测温技术的发展提出了展望。     

基于感知的城市开放空间声环境评价指标研究

文章从人群主观感知角度出发，针对人口、交通密集型城市开放空间声环境质量评价进行研究，以期从大量的物理、心理声学特征中提取出“有效特征参量”，拓展现有声环境评价指标。该研究基于对上海市开放空间复合混杂的整体声环境特征分析以及实验室主观评价实验，构建了“特征参量”-“主观满意度”样本集，进而提出双重相关系数评估方法，定量评估17种物理、心理声学特征参量间的内在相互影响，以及它们对人群声主观感知的影响，筛选出适应于城市整体声环境主观评价的“有效特征参量”：等效连续A声级LA、噪声中值与环境本底值的差值L50-L90以及尖锐度S，其中，LA是影响声环境主观满意度的决定性因子，它与满意度Sat的负相关性达到88%,L50-L90对Sat的负相关性为25%,S与满意度Sat的正相关程度为33%。进一步，基于它们与满意度Sat的相关系数，计算出3个“有效特征参量”影响“主观满意度”权重系数：0.6,0.17以及0.23。