水下目标低频散射特性的波叠加解法

针对运用边界积分方程法研究低频散射特性时,存在的表面奇异积分和特征频率处解的非惟一性等问题,将波叠加法引入到水下目标低频散射研究中.对刚性球体的低频散射计算表明,该方法较边界积分方程法不仅消除了奇异解和多值问题,而且具有更高的计算速度和精度,适用的频率范围更宽,可用于水下目标低频散射问题的研究.分析表明影响其计算精度的因素主要是虚源空间位置、目标表面与虚源表面划分精细程度.     

用边界元法计算流固耦合问题时高次奇异积分的处理方法

边界元法应用于计算流固耦合问题时,由于奇异积分的存在,会影响到计算结果的精度.本文描述了处理带有(1)/(r)奇异积分和(1)/(r2)二次奇异积分的处理方法,包括数学证明和数值积分方法,计算结果表明这种方法能提高精度.     

二维非连续边界元分析积分计算的精确表达式

以二维弹性力学问题为研究对象,采用线性非连续元离散边界积分方程,给出了系数矩阵计算的精确表达式,对二维弹性力学问题进行了数值计算,对非连续边界元配位点对计算结果精度的影响进行了讨论,结果表明准奇异积分计算是配位点影响计算结构精度的主要因素。     

双参数地基上厚板问题边界元法中高阶奇异积分的计算问题

根据双参数地基上厚板弯曲问题边界单元法中所遇奇异积分的特点，选取满足该问题微分控制方程的位移及内力场，建立了全部奇异积分的计算公式，有效地解决边界元法在该问题应用中高阶奇异积分的计算问题。     

滚动载荷作用下半空间表面裂纹

为简化轮轨接触力和控制方程的计算，利用Hadamard有限部积分的概念，将半空间表面裂纹问题归化为求解一组以位移间断作为未知函数的超奇异积分方程；采用边界元法离散该积分方程组，并对方程组中出现的超奇异积分提出了特殊的数值处理方法．最后，讨论了滚动载荷作用下含油渗物和不含油渗物的半空间表面裂纹问题．研究结果表明，油渗物会加速裂纹的扩展．     

三维边界多域缩聚法分析

采用超参非连续边界元用积分方程及三角极坐标变换方法处理奇异积分。将超参非连元应用于多域边界元法分析，解决了自由度约束问题，提出了二次缩聚的概念，提高了我域缩聚边界元法的求解效率。     

无限大板中矩形裂纹Ⅰ型应力强度因子的计算--有限部积分边界元法

建立以裂纹表面位移为未知函数的超奇异积分方程,利用有限部积分原理和边界元法来求解该方程．运用该方法计算出矩形裂纹的Ⅰ型应力强度因子．     

GPS-边值问题的自然边界元数值解法

对GPS-边值问题进行了讨论.在球近似下将GPS-边值问题转化为Neumann外问题,用自然边界元法进行自然边界归化,得到自然边界积分方程,再求自然边界积分方程的数值解.与其他边界元方法相比,自然边界元法的计算量大大减小,并且具有很好的逼近性质,能有效地处理奇异积分,是求解GPS-边值问题有效方法.     

对偶边界元法在裂纹问题中的应用

由位移边界积分方程和面力边界积分方程，推导出对偶边界积分方程在一般裂纹问题中的具体表达式。利用对偶边界元法，计算了含裂纹构件的应力强度因子，所得结果满足精度要求。经文中的分析与计算表明，一般裂纹问题能被对偶边界元法在单个区域内得到解决。     

含有裂纹水泥混凝土路面的理论分析

以断裂力学理论为基础,将水泥混凝土路面视为Winkler地基上的弹性板,利用傅立叶积分变换,并引入位错密度函数,建立了奇异积分方程,推导出水泥混凝土路面表面存在裂纹时裂纹尖端应力强度因子的解析表达式,然后应用Lobatto-Chebyshev数值方法求解奇异积分方程,得到了应力强度因子的数值解.以实际路面为例,计算了裂...     

Influences on the spatial directivity of acoustic vector sensor by finite cylinder baffle and future prospects about eliminating the effects

The directivity of acoustic vector sensor can be distorted by the sound diffraction wave of baffle. According to Helmholtz integral equation, the directivity of acoustic vector sensor under the condition of finite cylinder baffle is calculated by using boundary element method (BEM). Considering the problem of nearly singular integrals of BEM, the exponent parts of fundamental solutions are expanded in trigonometric functions. The singular and the nonsingular parts are separated: the nonsingular parts are calculated by Gaussian integral method; the singular parts are regularized by subsection integral method. Then the surface integrals are reduced into line integrals along the elements?? contour which can be calculated by Gaussian integral method. The sound diffraction field of a plane wave under the condition of finite cylinder baffle at different frequencies and incident angles is calculated, and the characteristics of directivity of pressure and vibration velocity at different frequencies are analyzed. The experimental data are treated and the errors between the experimental and theoretical results are analyzed. Finally, according to the research results about the influences on the directivity of acoustic vector sensor by baffle at present, some future prospects about eliminating the effects of sound diffraction field by baffle are presented.     

潜艇螺旋桨直接辐射噪声的数值计算

采用计算流体力学与声学边界元方法相结合求解了潜艇尾部大侧斜螺旋桨的直接辐射噪声.与一般螺旋桨噪声计算不同的是,螺旋桨非定常计算时引入了潜艇尾部桨盘面的速度分布作为非均匀来流,能够提供更加真实的螺旋桨脉动压力源场.提取桨叶表面的声偶极源项后,采用边界元方法,求解FW-H方程,得到了螺旋桨空间测点的声压谱和总声级.桨盘面速度分布由全附体潜艇粘性流场数值计算得到,其可信性由艇体表面的压力系数与试验值的比较给予了验证.螺旋桨数值模型的可信性由敞水特性预报值与试验值的比较进行了验证.     

Wave superposition based sound field reconstruction

In order to overcome the obstacle of singular integral in boundary element method (BEM), wepresented an efficient sound field reconstruction technique based on the wave superposition method (WSM). Itsprinciple includes three steps: first, the sound pressure field of an arbitrary shaped radiator is measured witha microphone array; then, the exterior sound field of the radiator is computed backward and forward using theWSM; at last, the final results are visualized in terms of sound pressure contours or animations. With thesevisualized contours or animations, noise sources can be easily located and quantified; also noise transmissionpath can be found out. By numerical simulation and experimental results, we proved that the technique aresuitable and accurate for sound field reconstruction. In addition, we presented a sound field reconstruction sys-tem prototype on the basis of this technique. It makes a foundation for the application of wave superpositionin the sound field reconstruction in industry situations.     

断裂力学中奇异积分方程的数值求解方法

对断裂力学中奇异积分方程的数值求解技术进行了综述。重点论述了第一类和第二类Cauchy型奇异积分方程以及超奇异积分方程的数值解法。这些方法的主要思想都是通过将奇异积分方程中的未知函数表示为多项式形式连续函数与特定形式权函数的乘积,然后借助Cauchy主值积分定义与超奇异积分的有限部积分定义,将奇异积分方程的求解归结为求解一组线性代数方程。本文拟结合一些具体的数值算例,对奇异积分方程中未知函数的不同表达方式、特点进行了评述,并比较了各种算法的优缺点。最后,指出了求解奇异积分方程的数值解法研究的未来发展方向。     

Wave Number Method for Three-Dimensional Steady-State Acoustic Problems

Based on the indirect Trefftz approach, a wave number method (WNM) is proposed to deal with three-dimensional steady-state acoustic problems. In the WNM, the dynamic pressure response variable is approximated by a set of wave functions, which exactly satisfy the Helmholtz equation. The set of wave functions comprise the exact solutions of the homogeneous part of the governing equations and some particular solution functions. The unknown coefficients of the wave functions can be obtained by enforcing the pressure approximation to satisfy the boundary conditions. Compared with the boundary element method (BEM), the WNM have a smaller system matrix, and is applicable to the radiation problems since the wave functions are independent of the domain size. A 3D acoustic cavity is exemplified to show the properties of the method. The results show that the wave number method is more efficient than the BEM, and it is fairly accurate.     

轨道交通桥梁结构噪声研究综述

针对运行列车引起的轨道交通桥梁结构噪声问题,总结了国内外轨道交通桥梁结构噪声的辐射特性、预测方法、产生机理、控制措施及工程应用等方面的研究成果,展望了未来的研究重点和发展方向。研究结果表明:轨道交通桥梁结构噪声主要集中于200 Hz以下的低频段,峰值一般出现在40~100 Hz;如何使用更先进的声源识别技术将桥梁结构噪声从综合噪声中分离出来,是准确分析桥梁结构噪声频谱特性和空间分布特性的关键;现有的桥梁结构噪声预测方法包括声学边界元法、统计能量分析等,声学边界元法的计算效率较低,统计能量分析主要用于钢桥噪声预测,发展大跨度混凝土桥梁结构噪声预测方法是当务之急;桥梁结构噪声峰值主要与桥梁结构的中高频局部振动特性和轮轨系统输入到桥梁结构的振动能量有关,桥梁的中高频局部振动特性对声辐射特性的影响机理尚未形成统一认识;目前常用的桥梁结构噪声控制措施有轨道减振措施和桥梁减振措施2类,桥梁减振措施对结构噪声的控制效果一般,轨道减振措施虽然能够有效降低桥梁结构噪声辐射,但同时可能引起轮轨噪声与道床二次结构噪声的增大,建议在保证经济性的条件下,综合运用各种控制措施,以取得最优的降噪效果。      

高速列车表面气动噪声偶极子声源分布数值分析

以Lighthill方程为基础,采用边界元法并与计算流体动力学相结合,对高速列车表面气动噪声偶极子声源进行数值分析,以获得高速列车表面气动噪声偶极子声源分布.探讨了不同车速工况下列车车身表面气动偶极子声源的强弱及其分布特征,在此基础上对基于表面气动偶极子声源的列车外部气动声场进行了数值分析.研究表明:列车运行速度为270 km/h、频率为2.5 kHz时,声压级在90 dB以上的气动偶极子声源主要分布在车底转向架附近,其最大声源声压级约97 dB,是高速列车主要的气动噪声源区.     

边界元法在探测黄土洞穴方面的应用

边界元法(BEM)作为一种新的有突出优点的数值计算方法,正在不断地开辟新的应用领域。本文通过给出黄土洞穴问题的三维稳定电流场的定解问题,利用格林公式导出边界积分方程。并将其计算结果与勒让德(Legendre)级数解进行对比,评价该方法的计算精度。同时,运用BEM 大量地计算了各种不同参数的视电阻率(p_s)曲线。从而对电阻率法的联合剖面装置参数进行了优选。     

基于多目标形貌优化的缸盖罩低噪声设计

为降低柴油机缸盖罩结构辐射噪声,运用有限元边界元法对其进行了噪声虚拟预测,得到噪声贡献量突出的关键模态.将缸盖罩结构的静态整体刚度和动态多阶关键频率统一为Euclidean 距离的多目标函数,采用带权重的折衷规划法对缸盖罩进行多目标形貌优化,并考虑装配、加工工艺性等因素重新设计了缸盖罩CAD模型.在保持边界条件一致的情况下,对重新设计后的缸盖罩进行噪声分析,结果表明:改进后的缸盖罩整体刚度得到加强,关键频率避开了主要辐射噪声共振频率区域,总声功率级下降3.5 dB(A).