复等效深度耦合简正波模型

为了考虑海底地形随距离变化的非水平分层介质中割线积分对声场的贡献,提出了复等效深度耦合简正波模型。该耦合简正波模型由介质运动方程和连续性方程推导得到了耦合微分方程组,此方程组满足海底地形随距离变化情况下的边界条件且仅包含一个耦合矩阵,并通过引入复等效深度理论处理连续谱和离散谱之间的相互耦合。仿真计算表明,复等效深度耦合简正波模型提高了波导简正波本征值位于割线枝点附近情况下声传播损失的计算精度,充分考虑了波导简正波、非波导简正波和割线积分对声场的贡献,可快速而准确地计算非水平分层介质中的声场。     

准周期随机声脉冲序列信号在浅海波导中的传播

准周期随机声脉冲序列作为船舶辐射噪声信号模型具有合理性和一定普适性,这里将此模型与海洋波导结合,探讨基于此模型产生的噪声线谱经波导传播后的物理规律变化,即船舶辐射噪声经波导作用后的信号物理特性。理论分析和传播仿真计算表明,准周期声脉冲序列船舶噪声信号所含有的线谱由于受随机波导的随机性和多途干涉共同作用,序列脉冲出现的周期性显著被削弱,线谱相对幅度将"额外"快速衰减,从一个视角揭示了船舶辐射噪声线谱不稳定的原因,为船舶辐射噪声(尤其线谱)特性进一步研究提供了相应的理论支持。     

非等间距高频波导线阵列指向性研究

研究了非等间距高频波导组成的线阵列的远场垂直指向性。提出了更符合实际应用的高频波导线阵列非等间距排列模型。通过分析同相点声源阵列的指向性,结合扬声器线阵列乘积理论得到了计算所提出模型远场垂直指向性的方法,对模型进行了有限元仿真,并实验验证了理论计算值的准确性,最后分析了高频波导线阵列非等间距排列对指向性的影响。结果表明:该方法简单有效。在有效辐射率相等的情况下,非等间距高频波导线阵列与等间距线阵列的远场指向性主瓣差异很小。     

光波导阵列电光扫描器的扫描光束边瓣压缩研究

本文针对扫描光束旁瓣压缩的需要,研究了非均匀光波导阵列结构的优化设计。借鉴微波阵列天线优化设计思想,单元间距采取三种不同分布,利用Matlab编制遗传算法优化程序,对不同情况下的非均匀光波导阵列结构进行优化计算,并分析了旁瓣压缩效果。仿真结果表明采用非均匀光波导阵列结构可有效降低旁瓣电平。     

一种能量守恒的双向耦合简正波水声传播模型

针对非水平边界条件近似处理所引起的双向声场能量不守恒问题,提出了一种满足能量守恒的双向耦合简正波模型。在模型的建立中,严格考虑了非水平界面的边界条件,并依据介质运动方程和连续性方程推导了便于数值计算的耦合微分方程。同时,结合能量守恒方程和不同海底参数下的数值计算,对模型的准确性进行了研究。由理论分析和仿真结果可以看出,边界条件的严格考虑将导致边界修正项的产生,而边界修正项的引入确保了耦合系数满足对称性和模型所计算的声场满足能量守恒,使得本模型可充分考虑边界水平变化对声场的影响,实现非水平分层波导中双向场的准确计算。     

利用波导不变量的浅海负跃层声源深度判别

在夏季负跃层水文条件下,声源激发的声场同时存在折射类和反射类简正波,导致通过分离简正波进行深度判别的方法性能下降甚至失效·提出了一种利用波导不变量判别声源深度的方法。当接收器位于负跃层以下时,水面声源和水下声源的波导不变量数值不同。在本文的仿真条件下,水面声源波导不变量约等于1,当声源位于负跃层以下时,波导不变量大于1.利用频域warping变换从干涉结构中提取与实际距离成线性关系的时域脉冲,可以在未知声源距离的情况下,从声场干涉结构中获得声源激发声场的波导不变量,从而在夏季负跃层水文条件下进行声源深度判别。方法无须声源与接收器存在最近经过距离,可适用于单水听器或水平阵波束形成后输出的LOFAR谱.仿真结果证明,方法可以提取水面目标和水下目标的时延轨迹并计算干涉条纹的波导不变量。最后,对海试实验数据进行分析处理,从水面声源的干涉条纹中提取波导不变量,证明了方法的有效性。     

基于遗传算法的装载机传动系统参数优化

在ADVISOR汽车仿真软件的基础上,建立装载机工况循环模型、四轮驱动模型、铲装阻力模型和液压系统功率分流数学模型,二次开发建立了装载机动力性和燃油经济性仿真计算模型。实车试验装载机动力性和燃油经济性,并与仿真计算结果相比,以验证仿真模型的正确性。基于遗传算法,借助装载机动力性和燃油经济性仿真计算模型,对装载机动力传动系统参数进行优化设计。算例计算结果表明,优化方案改善了装载机传动系统参数,其燃油经济性改善较明显。     

利用Matlab PDETOOL提升微波技术基础教学质量——以波导模式分析为例

为提高微波技术基础的课程教学质量,帮助学生更好的掌握波导模式的理论求解方法,提出利用Matlab PDE工具箱,深入剖析波导本征模方程的理论推导和求解过程,进一步将抽象的波导模场空间分布以图形的方式形象化和具体化,加强对波导模式这一抽象概念的理解。利用对称性,进一步促进学生对简并模式以及对称美的理解。利用该工具,展示无解析解的波导模式的求解过程,提高了学生仿真实践能力和设计新型波导的能力,激发了学生上课的兴趣和热情。     

海洋波导中目标声辐射场的计算方法

针对海洋波导中目标声辐射场的计算问题,提出了一种基于波叠加法并在近、远场采用不同水声传播模型的建模方法,可以将近、远场作为一个统一的系统进行高效地分析。该方法通过给定的已知表面振动速度的结构计算出目标内部虚拟点声源的源强,再配合在相应的水声环境中点声源传播模型的Green函数计算出结构外的声辐射场。以Green函数为纽带,在求源强和计算近场声辐射场时采用镜像虚源法,而在计算远场声辐射场时采用简正波法。通过该方法得到的有限水深波导中声速剖面为正梯度、负梯度、负跃层的3种情况下的脉动球、刚体摆动球的声辐射场计算结果与COMSOL的有限元计算结果进行对比,结果表明了该方法在提高计算效率的同时保证了计算精度。     

基于周期性半模型的中低速磁浮用直线电机的性能计算分析

中低速磁浮列车直线感应电机磁路不对称且受纵向及横向边端效应的影响,性能计算困难。文章分别采用磁路法、二维有限元法及三维有限元法进行了直线电机的牵引力及法向力计算,在全模型三维有限元仿真基础上提出采用周期性半模型有限元仿真方法进行电机性能仿真,并搭建了中低速磁浮列车直线电机静态测试平台进行测试验证。通过对比测试发现,周期性半模型三维瞬态有限元仿真测试的牵引力与平台测试结果偏差3.9%,与全模型有限元仿真结果一致;但与全模型方法相比,采用周期性半模型方法的计算时间可缩短约40%,这样既兼顾了电机特性计算的准确性,又提高了计算速度。基于周期性半模型方法可以在直线感应电机设计阶段实现计算的最高准确性,从而降低直线感应电机因无法进行台架性能测试所带来的设计风险。