球面瞬态声辐射的全息重构研究

由于声源体受到冲击而振动的持续时间很短,这种情况下声源体向空间中辐射声波的过程不能看做稳态的过程,不再适用稳态声全息理论。本文采用球面瞬态声全息的模型,对自由空间中受到冲击的球产生声辐射的过程进行数值仿真,仿真中分别采用Tikhonov正则化方法和共轭梯度法处理运算中遇到的矩阵病态和解不稳定的问题,并对仿真结果进行对比分析。结果表明,在一定的容许误差范围内,2种方法都适用。     

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.     

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.     

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。     

基于声辐射模态理论的声场分离技术（英文）

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。     

基于NAH的水下航行体噪声源定位仿真研究

准确地对鱼、水雷等水下航行体式武器装备进行噪声源定位是减振降噪的前提。本文利用近场声全息技术对水下双声源和多声源目标进行仿真研究,对比研究目标声源的理论声压与重构声压的分布,准确对声源中心位置进行定位。取得了很好的重建效果,可见将近场声全息技术应用于水下噪声源定位是可行的,可为降低水下航行体式装备噪声特性提供技术支撑。     

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.     

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。     

舰船辐射噪声动态特性建模与重构

在研究舰船辐射噪声特性的基础上,对其连续谱、调制包络、线谱、声源级及多普勒频偏进行了建模与仿真,连续谱采用FIR滤波方法仿真,调制包络由高斯脉冲串组成,对舰船辐射噪声随距离、速度、方位变化的动态特性进行模拟.通过仿真出来的信号进行功率谱分析,表明该仿真能较好地模拟舰船动态运动的噪声辐射声学特征.     

复杂结构的舰船电力系统仿真算法研究

针对复杂结构的舰船电力系统的特点提出了一种新的仿真方法,该方法分为两部分:稳态计算和动态计算.稳态计算部分采用基于网络的节点电势法,充分考虑了线路压降对异步电动机参数的影响;动态计算部分将稳态计算的结果作为仿真初始值,采用变步长节点分析法求解微分方程.仿真和试验结果表明,该算法适用于辐射形、环形和网状形等任何复杂结构的舰船电力网络,方法简单、精度高、收敛性好,易于计算机实现.     

舰船辐射声场及声源特性测量方法研究综述

舰船辐射声场及声源特性测量是船舶声学研究的主要方向。文章梳理了舰船模型和实船声学测量的基本问题,重点综述了频响逆矩阵法、无限与有限空间波束形成、无界近场声全息、有界空间近场声全息和远场声全息、声强和声矢量及时反声聚焦等测量方法的发展脉络和取得的进展。     

能量法估计全息面信噪比研究

在近场声全息技术中,全息面信噪比是一个非常重要的参数,但无法直接测量得到.为了解决该问题,给出了基于能量法的波数域内信噪比估值公式,并根据该公式分析估值误差的来源,指出全息面采样间隔对估值具有重要影响.为了判别估值是否准确,提出了选取全息面不同区域的数据进行重复估计的判别方法.当估值不准确时,指出可以通过减小全息面采样间隔来降低估值误差.仿真给出满足不同误差条件的不同采样间隔所对应的最大信噪比估值,可作为实际应用中的参考.     

声学双作用系统谐振管内部声场研究

本文针对声学双作用系统中谐振管内部声场进行了实验和理论研究,搭建了谐振管实验平台,测量出了声功损失与输入声功以及谐振管末端针阀气库调节的关系;并且采用CFD计算软件对谐振管实验平台进行了理论验证,证明了CFD软件在声场模拟上以及声功计算上具有相当高的准确性,对热声系统的性能做出准确的预测,这为今后的工作打下了一定的基础。     

阻抗管中多自由度波导抑振器的声辐射

多自由度波导抑振器通过自身的运动来抑制弹性基板中弯曲波的传播,但其自身的运动也将引起声波向周围介质辐射。为了定性研究其声辐射性能,在物理建模时,将波导抑振器视为由一个单极子共振器(类似于Helmholtz共振器)和一个偶极子共振器复合而成的结构。单极子共振器通过一根弹性细杆连接在弹性基板上。在外界振动的激励下,单极子共振器产生一个振荡的体积速度,偶极子共振器产生一个振动的偶极子弯矩。它们都将在介质中引起相应的声辐射。由于该模型具有损耗阻尼,因而可以耗散部分振动能量。同时,在单极子共振器的共振频率处,受激振动声辐射将出现峰值,而在偶极子共振器的共振频率处,由于受弯矩阻抗特性的影响,该频段的受激振动声辐射将产生一个阶跃。水声阻抗管中的试验研究证实了这一结果。     

敷设阻尼有限板在半空间中声散射的试验研究

以敷设阻尼的铝板为研究对象,利用声学测量系统,考察了在声束作用下敷设阻尼铝板的声散射特性.试验结果表明:近场障板的声散射特点是声源距离障板越近插入损失越大,敷设阻尼障板的插入损失要比无阻尼障板的大.阻尼层面向声源时的隔声效果优于阻尼层背离声源.远场测量结果表明障板在远场的指向性不明显,趋于均匀分布.     

Fluid-structure coupled analysis of underwater cylindrical shells

Underwater cylindrical shell structures have been found a wide of application in many engineering fields, such as the element of marine, oil platforms, etc. The coupled vibration analysis is a hot issue for these underwater structures. The vibration characteristics of underwater structures are influenced not only by hydrodynamic pressure but also by hydrostatic pressure corresponding to different water depths. In this study, an acoustic finite element method was used to evaluate the underwater structures. Taken the hydrostatic pressure into account in terms of initial stress stiffness, an acoustical fluid-structure coupled analysis of underwater cylindrical shells has been made to study the effect of hydrodynamic pressures on natural frequency and sound radiation. By comparing with the frequencies obtained by the acoustic finite element method and by the added mass method based on the Bessel function, the validity of present analysis was checked. Finally, test samples of the sound radiation of stiffened cylindrical shells were acquired by a harmonic acoustic analysis. The results showed that hydrostatic pressure plays an important role in determining a large submerged body motion, and the characteristics of sound radiation change with water depth. Furthermore, the analysis methods and the results are of significant reference value for studies of other complicated submarine structures.     

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。     

一种改进的混响精细结构模型及其特性分析

混响是鱼雷主动自导背景干扰的一部分,混响的建模与仿真对于研究鱼雷声自导系统具有重要意义。混响具有空时特性,利用空时自适应处理方法抑制混响成为一种可能。因此建立能准确反应水下声传播特性的混响模型,并在此基础上研究其空时特性,是声呐空时处理的重要环节。从水下声信号的特点出发,利用单元散射原理,对界面混响进行精细结构建模、仿真。仿真结果表明:该模型除了能比较完整细致地模拟混响的各种统计特性外,还能保持阵元间的空间相关性,而且能体现出混响的空时特性。