统计最优柱面近场声全息参数选取方法研究

针对柱面统计最优近场声全息声源定位技术实船应用问题,研究建立近场声全息实用化参数选取方法。根据扫描法测量全息面复声压获取方式及柱面统计最优近场声全息算法数学模型,通过理论计算,获取与分析影响声源定位精度的近场声全息测量系统参数和信息处理过程参数及其影响关系,确定测量系统参数与信息处理参数选取方法,建立柱面统计最优近场声全息实用化信息处理技术。通过数值仿真与模型试验,验证参数选取方法的有效性,为实船机械声源近场声全息定位提供实用化参数选取依据。     

平面Patch近场声全息几种方法的比较研究

平面近场声全息算法能够根据全息面上记录的数据重建三维声场的参数,但是对飞机、舰船等大型设备而言,全息面的大小很难满足常规平面近场声全息算法的条件。Patch近场声全息算法能很好地解决这个问题。本文对FFT数据外推算法、PGA数据外推算法、SONAH算法这3种常用的Patch近场声全息算法的计算过程进行推导,考虑方形平面全息面时,通过仿真分析了FFT数据外推算法、PGA数据外推算法、SONAH算法重建结果,并比较了重建误差。研究表明,当全息面为方形平面时,在同等条件下基于能量带限外推方法的重构误差最小。     

基于近场声全息的水下辐射声场可视化方法与实现

针对水下结构体辐射声场的测试及分析问题,提出一种基于近场声全息的辐射声场可视化方法,采用平面近场声全息技术完成声场测量,给出声压数据场的获取方法,并运用光线投射算法对单频点上声压场进行体绘制,较好地呈现了某频点上辐射声场的声源位置、强度分布及衰减情况.     

水下结构近场声全息数值仿真与试验研究

近场声全息(NAH:Near-field Acoustic Holography)技术采用近场测量,可以有效地记录垂直于源表面并随距离增加而迅速衰减的倏逝波,这一特点使得NAH技术可获得不受波长限制的重建分辨率.论文中对水下结构辐射声场进行数值仿真及试验研究,在获得声场重构结果的基础上分析测量条件对分析结果的影响,论证声全息技术应用于水下结构辐射噪声测试的可行性及应用场景.     

基于近场声全息技术的声对接装置

声对接技术以平面近场声全息理论算法为基础,利用声传播的近场特性,在一定的介质条件下来模拟声场远场传播特性的技术。在近场条件下,平面近场声全息技术能够针对不同的测试频率范围以及声场分布等要求,计算出相应的传输介质厚度以及对接阵阵元分布等参数,从而设计出声对接阵。通过仿真验证,采用平面近场声全息技术设计的声对接阵完全能够满足与水中兵器基阵实现声对接的要求。     

从近场测量估算舰船的辐射噪声级

最近，有必要从近场测量来确定海洋舰船噪声的远场特性。虽然，通过运用Ｈｅｌｍｏｌｔｚ积分方程可以从近场测量计算出远场特性，但是，这种方法是不实际的。因为要做到这样，必须要有大量的点。本文给出一个简便的方程来计算海洋舰船的源级，该方程被用来从近场数据估算远场特性，其估算结果与舰船的实验结果取得良好的一致。     

船舶机舱内高频弱声源近场声全息方法

针对船舶机舱内机械噪声大,高压流体泄漏不易被察觉的问题,提出一种高频弱声源近场声全息方法。该方法运用经验模态分解法,经过计算使各阵元时域采样信号乘上权值,再利用结合压缩感知技术的平面等效源近场声全息方法重构近场平面声压分布。仿真实验表明,该方法性能可靠且具有较强的抗噪能力,可作为船舶机舱内低信噪比条件下的高频弱声源近场声全息方法的一种有效补充。     

舰船气泡尾流特性的数值模拟和实验研究

文章基于N-S方程,并结合两相流的相关模型,数值模拟了双桨实船气泡尾流。通过海水中气体含量的变化情况,分析了尾流气泡产生、增大、破碎和消失等过程。得到了近场扩散区和远场尾流区中含气量的空间、时间分布特性。研究结果表明,近场尾流区中海水含气量基本以乘幂格式衰减,而在远场尾流区,则与指数衰减格式符合得较好。用光学的方法模拟测量了舰船尾流的衰减规律,实验结果与文中的理论数值结果一致。     

近场爆炸载荷作用下某大型舰船结构剩余强度分析

近场水下爆炸载荷作用下舰船结构的毁伤效应及剩余强度问题一直是业内研究的重点内容之一。首先,对典型舰船设置近场水下爆炸工况,并结合通用FEM软件对近场爆炸载荷下的结构响应进行模拟。然后,根据近场爆炸产生的破口和塑性变形,对典型剖面剖面模数的损失进行分析,发现由近场爆炸引起的毁伤会导致剖面出现8%~10%的剖面模数的损失。最后,对破损舰船浮力重新分布后的波浪弯矩和静水弯矩进行计算,并结合军规对舰船在近场水下爆炸载荷作用后破损情况下的剩余强度进行分析。结果显示,在鱼雷的攻击下,该型舰船依然满足剩余强度要求。     

基于矢量曲面积分反演模型的舰船磁场延拓方法

舰船磁场的矢量曲面积分法是磁场延拓的一种高效方法,在只能测量舰船平面磁场时,首先由平面磁场反演得到等效包络面磁场,进而利用曲面积分法延拓得到目标平面磁场.该方法较之磁体模拟法等更加方便有效.船模实验验证了该方法的有效性,具有较高的换算精度,为舰船近场磁场的换算提供了一种新的思路.     

海洋声场预报及战术应用

随着科学技术的飞速发展,对海洋声场做出合乎要求的快速精确预报显得尤为重要。射线模型、抛物线模型、简正波等模型适合于不同具体的海洋声场环境,这些传播模型可以实现声场数值预报的实时性。基于上述模型建立的海洋声场预报系统及对其战术应用进行的研究,对声呐的设计、使用及舰艇作战有着重要的意义。本文在上述模型基础上利用Matlab和Fortran Powerstation工具建立了海洋声场预报系统,使用声场预报系统对典型的海洋环境,即海洋锋、涡漩的声场能量传播规律进行了研究,并提出了在反潜作战中对海洋锋、涡漩、深海会聚区和影区等海洋环境的战术应用。     

水下双层圆柱壳辐射声场欠定分离评估方法研究

水下双层加筋圆柱壳振动和辐射声场的评估对其辐射噪声监测和控制具有重要工程意义。文中通过结构振动模态参与因子向量自身的稀疏特性,分析提出了一种基于结构振动的辐射噪声欠定分离评估方法,可实现有限振动测点情况下的水下复杂结构振动和辐射声场的有效评估。数值和试验结果验证了文中方法的有效性,且所需要的振动测点数目少,具有良好的工程适用性。     

基于声辐射模态理论的声场分离技术

为了消除复杂声场中干扰噪声对于近场声全息重建精度的影响,该文提出了一种基于单层阵列测量的声场分离技术.当目标声源和干扰噪声源为相干声源时,利用源强密度声辐射模态分析理论建立了声源与辐射声场的数学关系模型,通过对单层阵列测量的声压数据进行空间重采样得到两组子数据,构造各组子数据与目标声源和干扰噪声源的声辐射模态之间的数学公式,再求解公式中目标声源的各阶声辐射模态的展开系数,可重构目标声源在阵列处的声场响应,达到声场分离的目的.刚性脉动球声源与刚性脉动球干扰源、平板声源与刚性脉动球干扰源的数值仿真及对影响该方法的相关参数进行了详细研究,相关结果表明该方法具有较好的有效性和正确性.     

有限水深下舱段模型水下声辐射圆柱形阵列测量研究

在水面舰艇的研发阶段,随着对其声隐身性能指标的提高,一般采用数值仿真或者舱段模型试验来考核并优化其声学设计。对于舰艇水下声辐射预报方法,也会利用舱段模型试验来验证。考虑试验成本、操作便利性和背景噪声等因素,一般将舱段模型放置在露天水池进行水下辐射噪声测量,因此开展舱段模型在有限水深露天水池的水下声辐射测量研究非常有必要。为了分析有限水深露天水池中舱段模型水下辐射噪声圆柱形阵列测量方案的合理性,本文对在2种水域模型的封闭半圆筒结构水下声辐射进行数值仿真,并对小水线面双体船缩比模型进行了露天水池试验和噪声估算。分析计算和实测结果,验证了有限水深露天水池中舱段模型水下辐射噪声圆柱形阵列测量方案的合理性。该研究成果对于露天水池中舱段模型水下辐射噪声测量试验具有指导意义。     

水管路消声器声阻抗测试技术研究

文章简要介绍了水管路消声器声阻抗的测试方法,对两端不对称的管路元件—水消声器的四个声阻抗参数进行了测试研究。试验结果显示符合声阻抗变化规律,验证了传递声阻抗的互易性。表明管路元件声阻抗测试方法与试验装置可应用于消声器的声阻抗测试。     

舰船声弹性及声辐射理论研究概述

经过了五十年左右的研究发展,尤其近二十多年中,在舰艇声隐身背景需求的促进和推动下,以舰艇为主要对象的声弹性研究,建立了完整的理论框架.本文系统综述声弹性研究的基本内容和方法以及重要结果,重点回顾水下弹性结构受机械力激励的外场声辐射研究的发展过程,并简单归纳声弹性研究的发展趋势.     

声阵测量中校核声传感器相位失配量的新方法

在声学测量中，测量通道间的相位失配引起的误差有时候至关重要，以致必须进行相位失配量的校核试验。如果使用传统的自由场行波法，由于存在安装误差，高频时无法得到高精度数据。本文提出了一种新的在驻波场条件下校核两路测量通道间相位失配量的方法。通过对形成驻波场的反射界面的不同情况的讨论，和对使用这种校核方法引起的误差分析，可以发现：在驻波场的波峰附近，两传感器的测量相位差的变化对安装位置的偏差最不敏感，该测量相位差本身就是两测量通道间相位失配的反映。通常，驻波效应的加剧有助于校核结果精度的提高。在硬边界／软边界条件下，当|R|＝ξ→1时，驻波效应很强烈，所得数据精度最高，能容许的声传感器安装偏差也最大。通过与行波场条件下计算结果的比较，发现驻小场条件下所得结果精度更高，适用的频率范围更宽。考虑到校核试验中所显示的操作的可靠性和成本的低廉性，该方法具有较高的工程应用价值。     

圆锥壳和圆柱壳声辐射模态特性比较

单层加筋圆锥壳和圆柱壳是舰艇结构中最常见的结构,其噪声的辐射也受到广泛关注.本文以有限元法和边界元法为基础,在中、低频段研究比较了水中单层加筋圆锥壳和圆柱壳声辐射模态特性.对于相同尺寸的圆锥壳和圆柱壳而言,圆锥壳前10阶模态占主导时的频率f0高于圆柱壳的f0,并且辐射效率随着阶数的衰减要比圆柱壳的衰减快;圆锥壳的辐射效率总体高于圆柱壳的辐射效率;圆锥壳和圆柱壳的声辐射模态振速分布有着相同的规律,为振动噪声的主动控制提供了一些参考.