基于相位共轭方法识别结构表面法向振速

基于相位共轭方法对平板和水下圆柱壳辐射声场的识别进行了数值仿真计算,得到结构表面声压分布后,通过两种方法识别结构的法向振速:一种方法给出结构在声场中的位置和尺寸,基于声压梯度计算法向振速;另一种方法根据结构表面阻抗关系计算法向振速。数值计算结果表明:基于声压梯度计算法向振速时,能得到法向振速幅值的大致分布,该方法计算简单,适用于无法得到声源表面阻抗关系的情况;而引入结构表面阻抗关系则能得到更加准确的识别结果。     

波束形成旁瓣效应的消除算法研究

波束形成技术可以通过非接触式的中远距离声压测量,得到机械设备噪声源位置分布及相对强度,但波束形成算法本身存在"旁瓣效应"引入的虚假声源干扰。因此,基于波叠加法提出对波束形成的改进算法,通过在波束形成定位出的噪声源位置处布置等效源,由声压匹配波叠加法和传声器阵列声压反算等效源强度,再由所得各等效源强度,根据波叠加法基本原理在重建面上进行声压重建,进而消除旁瓣效应。仿真与柴油机噪声源试验结果证明改进算法切实有效。     

基于l1范数稀疏解的水下双层圆柱壳振动声辐射预报影响因素研究

基于模态叠加法理论,采用l1范数稀疏解方法,实现了水下双层圆柱壳由内壳有限测点振速值重构得到内、外壳振速空间分布,进而基于边界元理论对结构水下辐射声场进行预报。通过数值计算,分析了模态数目、测点数目和模态振型误差等因素对振动声辐射预报结果的影响,为指导速度场重构时模态数目、测点数目的选取提供了一定的理论依据;结果表明基于l1范数稀疏解声学预报方法对模态振型误差有一定的鲁棒性。最后开展了水下典型双层圆柱壳结构振动声辐射预报的试验研究,可为工程领域结构的声振预报提供一定的指导思路。     

波叠加法解的非唯一性问题改进及声源位置优化研究

本文提出一种有效满足声场整体计算精度需求且能保证声场唯一解的改进方法.该方法在单极子波叠加法的基础上,以分析波数范围内重构前后体积速度相对误差为目标函数,以同形缩小系数为优化变量对声源所在曲面位置进行优化选取,再通过辐射体内部添加适量额外的单极子源可有效保证声场的唯一解.两个数值算例表明:对于脉动球源,球心处添加一个单极子源的改进波叠加法可以有效避免解的非唯一性问题,且具有非常高的计算效率及精度;对于复杂几何体,以体积速度相对误差为目标函数优化得到的单极子源位置,添加附加源后可求得声场的唯一解,且满足整体计算精度要求.     

基于辐射声场预报的圆柱壳表面空间采样研究

无限流体介质中振动结构的辐射声场可以由其表面振速分布唯一地确定,而且表面振速相对于其它物理量而言更容易被可靠测量.然而,必须谨慎选择表面振速的空间采样间隔,以确保预报声场精度较高,同时预报系统负担较小.文中讨论了简支圆柱壳表面振速的空间采样问题,将采样间隔与预报误差之间的关系简化为一个数学问题,其中周向采样问题与轴向采样问题可以分离、单独研究.总结了在指定预报精度范围内表面振速空间采样的有关规律:轴向采样点数取决于轴向模态阶次以及一个无因次量;周向方向采样点数主要取决于周向模态阶次以及另一个无因次量.对于周向模态有限的情况,周向采样点数仅取决于周向模态的最高阶次.     

一种新的声场重建方法

提出了一种声场重建的新方法,这种方法适合求解类似椭球的声源产生的声场声逆问题.视问题的复杂程度和已知声压的点把整个声场划分为若干个区域,把区域内的声场表示为该区域节点的线性叠加.通过已知声压点的方程联立,使用最小二乘法和奇异值分解来计算区域节点的近似声压,然后就可以确定整个区域的声场.这种新方法只需要较少的测量点,就能高效并且比较精确地重建整个声场,其适用范围不仅可以包括一般的球状声源、椭球声源,而且能够包括近似类椭球声源的声场重构.     

三维压差式矢量水听器定向性能分析

由于压差式矢量水听器是通过声压梯度来近似测量质点的振速,因此声场计算误差必将影响其定向精度.从理论上对三维压差式矢量水听器定向性能进行了分析,推导了由声场计算误差引入的目标俯仰角和方位角误差公式.此外,利用平均声强流定向算法,通过仿真详细分析了矢量水听器各阵元幅度和相位不一致、阵元间距、积分时间和信噪比等因素对目标定向精度的影响.仿真结果对三维压差式矢量水听器的制作及实际工程应用均有指导意义.     

声源近距离矢量相位特性研究

声源近距离的声压、振速和声能流是极其复杂的,对其进行理论及实验研究是矢量水听器应用于复杂声场的基础.首先对相干平面波叠加声场、同相点源干涉声场和驻波场的声能流进行了分析,得到了对声源近距离声场矢量特性物理规律的描述;其次推导和分析了干涉声场的有功声强旋度和无功声强散度与介质运动轨迹、声压振速相位差及能量转化规律之间的关...     

基于矢量水听器浅海波导中海面噪声场的空间特性研究

矢量水听器能够同时测量声场的声压p（t）和振速的3个正交分量vx（t）,vy（t）,vz（t）。本文以射线理论为基础,不考虑声线间的相互干涉,将Harrison的噪声场声压相干模型扩展至声压和振速间的相干模型,对基于矢量水听器浅海波导中的海面噪声场的空间特性进行了研究。结果表明,在浅海波导中,海面噪声场的声压p（t）和振速垂直分量vz（t）是强相干的,与振速水平分量vx（t）和vy（t）是不相干的;声速分布对海面噪声场垂直相干特性影响较为明显;海面噪声场的声压和振速的噪声级与声速分布具有较强的相关性。     

深海矢量噪声场声传播特性研究

矢量声压振速联合处理是建立在信号的声压和质点振速相位基础上,海洋环境边界对声传播的影响将改变矢量声场声压和质点振速的幅度和相位特性。文章根据南海环境条件和水下目标辐射噪声测量采用矢量简正波理论估算海面非相干偶极子噪声源和水下点声源矢量场的幅度和相位随深度的变化,并对矢量水听器测量系统获取的南海典型深度上的背景噪声数据进行了分析。结果表明:深海背景噪声声压谱级在500 Hz以下基本上不随深度变化,在500 Hz-3 kHz频段浅深度背景噪声声压谱级略高于较深深度的背景噪声声压谱级;背景噪声的垂直质点振速谱级要小于声压和水平质点振速谱级。