慢波导换能器仿真及试验研究

首先在计算机上建立液体慢波导换能器仿真模型,然后介绍了改变模型主要参数的值,计算轴向发送电压响应和垂直指向性,研究各参数对换能器性能的影响.根据仿真结果实际制作了一个中频换能器,实验测量表明,由溢流环换能器改装的慢波导换能器基本实现了半空间轴向发射.     

V型夹层板声学结构优化设计研究

基于有限元方法对V型夹层板结构的水下声辐射性能进行了数值模拟研究。在保证结构质量不变的前提下,改变夹芯层单元尺寸,进行声学性能分析,寻找最优尺寸,得出如下结论:在低频段,V型夹层板的辐射声压随单元边长的增加而增加,随单元厚度的增加先减小再增大;在高频段,结构的辐射声压随边长和厚度的增大都减小;单元角度的变化对V型夹层板水下声辐射影响不大,但从整个频段上来说,存在一个最优的夹角使其声学性能最好。该研究对V型夹层板的声学优化设计具有一定的参考价值。     

钹式换能器的共振特性研究

论文通过ATILA有限元软件建立了钹式换能器的二维轴对称模型,研究了2kHz～180kHz钹式换能器的共振频率随空腔顶部直径、空腔底部直径与空腔顶部直径之比、压电陶瓷片直径与空腔底部直径之差变化的规律,绘制出共振频率随各结构参数变化的曲线.结果表明,共振频率随着空腔顶部直径和空腔底部直径与空腔顶部直径之比的增大而减小,空腔顶部直径越大,共振频率变化范围越小,变化越不明显,共振频率随着压电陶瓷片直径与空腔底部直径之比的增大几乎呈线性变化关系,压电陶瓷片直径与空腔底部直径之差的变化对共振频率的影响不大,以上结论为设计不同共振频率的钹式换能器提供了理论依据.     

薄圆桶压电振子的弯曲振动分析

薄圆桶压电振子是薄金属圆桶底部粘合压电陶瓷圆片的振动元件.文章利用瑞利—里兹法,采用弹性边界约束条件,对薄圆桶压电振子的振动特性进行理论分析,推导得到压电振子振动频率方程,通过数值计算分析支撑结构对压电振子频率的影响,为该类传感器的研制提供设计依据.经分析计算,当压电振子中陶瓷圆片结构确定时,振子的谐振频率随支撑结构厚度的增加、半径的减小而增大.其中当金属底面厚度与振子总厚度之比在0.5～0.75之间时,振子谐振频率变化缓慢,当两者厚度比超过0.75后,谐振频率迅速增高;而当压电圆片与支撑结构半径比在0.4～0.9之间变化时,振子谐振频率随两者半径比的增大而增加,变化斜率也略有增大.     

基于Comsol的夹芯板声学特性仿真分析

本文根据平面波正入射基本理论,以三明治夹芯平板结构为对象,利用多物理场有限元软件Comsol开展了声学特性仿真分析,研究其在正入射条件下的声学特性。首先通过与单一平板结构理论解的对比,验证了该仿真模型的准确性;随后讨论了正入射时,平板厚度与平板材料参数等变化对于三明治夹芯平板反射性能与透射性能的影响规律。     

爆炸破片侵彻钢/陶瓷/铝复合板的数值计算研究

陶瓷复合装甲具有优良的抗弹性能,合理设置复合靶板各层厚度有利于提高其抗弹性能。文章采用非线性动力学程序AUTODYN,模拟了直径为8mm的圆柱形破片对钢/陶瓷/铝复合靶板的侵彻过程,分析侵彻过程中靶板的破坏机理。通过一系列模拟,分析钢面板厚度、陶瓷层厚度以及铝背板厚度对复合靶板抗侵彻性能的影响,研究表明在面密度一定时,减小面板厚度,增加陶瓷和铝背板厚度对复合靶板的抗弹性能有明显提高。     

基于大涡模拟的轮缘侧推器和常规侧推器非空泡噪声对比分析

提出了基于大涡模拟（LES）方法与FW-H声学模型相结合的侧推器噪声仿真方法，通过导管桨敞水性能试验值与仿真值的对比，以及侧推器流场基频和各次谐波计算值与仿真值的对比，验证了基于LES方法的侧推器流噪声仿真方法的准确性。在此基础上，研究了轮缘侧推器和常规侧推器在非均匀来流时的流场分布，获取了侧推器桨叶等水力部件的声压时域和频域。结果表明：侧推器产生的流噪声主要为低频噪声，轮缘侧推器横向和径向总声压级分别比常规侧推器小3 dB和10 dB左右；侧推器噪声分布主要呈现偶极子特性，桨叶横向总声压级高于径向。     

船用抗性排气熄火消声器的声学特性

采用Actran Vibroacoustic振动声学软件为消声器创建有限元仿真模型,以排气噪声的实际测量声压值作为输入激励,更准确地仿真排气消声的声学特性,并分析排气流速、温度对噪声衰减的影响,阐述气流速度、温度和声源类型对消声器消声性能和压力损失的影响。依据仿真模拟结果获取排气消声器内部的主要声共振频率,分析比较不同几何参数消声器的声压值和插入损失,进一步优化消声器的几何参数及方案。通过试验测量来评估验证排气消声器的消声性能。研究表明：这种抗性排气熄火消声器可有效减小发动机的噪声排放,降低油耗,提高船舶的行驶安全,其分析方法及验证方法稳健可靠。     

矢量水听器在有限空间内的测试条件分析与试验研究

矢量水听器的校准工作是矢量水听器研制和工程应用中的重要环节。目前,常规校准矢量水听器的方法存在明显劣势,这对于研制性能更优越的矢量水听器是不利的。文章参考室内声学理论,对密闭小型水槽内的声压分布状况进行仿真分析,包括水槽本身引起的声模态、水槽尺寸和壳体厚度等对声场分布均匀性的影响,最终通过试验验证了仿真结果的准确性和小型水槽内矢量水听器测试条件的可行范围,分析结果为寻找更好的矢量水听器校准方法提供了新思路。     

双轴向多普勒计程仪换能器的布阵

介绍双轴向多普勒计程仪的测速原理及换能器的布阵方法,分析了双轴向多普勒计程仪克服误差的方法,并利用梯度分析法对换能器的布阵作进一步的探讨,简要分析各种布阵方法的利弊。     

基于FOAM-X的多孔材料吸声性能研究

基于FOAM-X对聚氨酯泡沫、三聚氰胺泡沫和玻璃棉3种多孔材料的吸声系数进行分析,研究了多孔材料的厚度、孔隙率、背后空腔深度、热效特征长度和粘滞特征长度对吸声性能的影响。以聚氨酯泡沫为例,在VA-ONE中进行隔声仿真,比较了3种多孔材料的吸声性能,并通过仿真值与实测值对比,验证FOAM-X对声学参数预测的可靠性。研究结果表明,多孔材料的厚度、孔隙率、背后空腔深度和粘滞特征长度对多孔材料的吸声性能具有显著影响,而热效特征长度则几乎没有影响,三聚氰胺泡沫具有良好的吸声性能,FOAM-X对声学参数预测较准确。     

新型换能材料——三联苯—D

各种用途的换能器,都是利用它把电能转化为机械能。美国艾姆斯实验室开发了一种新型换能材料——三联苯—D。这种材料能通过磁场作用产生机械运动,比通常用的压电陶瓷和电致伸缩材料更为优越,可用在诸如声波定位装置、微定位装置、液压系统、阀门和燃料充注系统以及自动化技术等方     

远洋客船玻璃结构声学特性研究

以远洋客船玻璃结构为研究对象，对远洋客船舱室窗户玻璃结构和阳光房玻璃结构的声学特性进行研究。利用统计能量法建立单层玻璃和聚乙烯醇缩丁醛(Palyvinyl Butyral, PVB)夹胶玻璃的声学模型，基于VA One软件仿真其隔声量，结合不同频段隔声特性和平均隔声量的大小总结3种玻璃在不同结构参数下的隔声规律。研究结果表明：PVB夹胶玻璃的隔声性能在全频段内都要优于等厚度的单层玻璃；PVB夹胶厚度每增加1 mm,其平均隔声量增加0.12 dB。考虑到工程实际，最终选取玻璃组合厚度为6 mm和16 mm,中间空气层厚度为8 mm,平均隔声量为56.04 dB。     

隔声去耦瓦抗冲击性能数值研究

在水下结构表面敷设隔声去耦材料是应用最广泛也是非常有效的一种提高水下航行器隐身性能的方法。但由于隔声去耦瓦含有空腔的特殊结构形式,该空腔结构形式在受到爆炸冲击波时,腔体将产生变形并吸收能量,这必然会对水下航行器的抗冲击性能产生影响。基于有限元法,通过改变敷设在结构表面的隔声去耦瓦性能参数（包括空腔结构形式、空腔尺寸及材料厚度等）,采用ABAQUS大型非线性动力学分析软件,对隔声去耦瓦空腔结构变形与冲击波能量吸收之间的关系进行了研究,得到了隔声去耦覆盖层空腔结构变形、速度及加速度与冲击波能量吸收之间的关系,并在此基础上,给出兼具抗冲和隔振功能的声学覆盖层结构设计建议。结果表明在声学覆盖层满足结构减振降噪要求情况下,建议尽量减小声学覆盖层的腔体形状。     

环形翅片管自然对流传热特性的数值模拟研究

利用FLUENT数值模拟方法,研究了自然对流条件下环形翅片管几何参数对其对流换热性能的影响。结果表明:随翅片间距的增大,单位长度散热量先增大后减小,表面平均自然对流换热系数及单位面积散热量先增大后基本稳定不变;翅片厚度对换热性能的影响随间距变化而变化。通过模拟计算,为自然对流条件下翅片管的优化设计提供了参考。     

压强调控的太赫兹反射器的设计

基于一维光子晶体air/(AB)~N/air(其中A为GaAs,B为SiO_2)的结构设计了简单的太赫兹反射器,并用传输矩阵法对该结构的反射特性进行了TE与TM两种模式电磁波的理论推导与数值模拟仿真研究.利用结构中只有GaAs的介电常数能被外部压强进行调节,通过理论计算与数值仿真,分别对GaAs的厚度、TE与TM两种模式电磁波的入射角和外部压强等参数进行了其反射特性研究.理论计算与数值模拟仿真的结果表明,基于一维光子晶体air/(AB)~N/air的结构能制备成外部压强调控的大角度和全向性的太赫兹反射器.     

复合材料吸声系数的理论计算及性能分析

不同噪声环境中的降噪需求不同,为根据噪声频谱合理设计复合吸声材料,基于穿孔板及多孔吸声材料的吸声原理,提出了改进的声-电类比法,推导出复合吸声材料吸声系数的理论计算公式。利用该种计算方法,通过数值仿真深入分析复合吸声材料内外层穿孔率,多孔材料厚度,空腔变化对吸声性能的影响,分析表明第1层板穿孔率及多孔材料厚度影响较大。最后用声学实验对计算结果进行验证,表明改进的声-电类比法有效。     

舷侧阀通海口结构形式对声学性能的影响

船舶内部包含大量的管路系统,舷侧阀排出口的结构形式直接影响船舶整体减振降噪的效果。选取实船典型管路系统的出口通海口结构为研究对象,建立通海口、管路系统、泵、船体外壳模型,利用数值仿真软件Fluent分析通海口结构的流场稳定性以及外部流场声压。通过研究多种通海口结构优化方案,明确了通海口声学性能较优的低噪声通海口。并分析了管路系统换装低噪声通海口后,整体管路系统中的通海口区域流场水动力噪声性能的变化规律。结果表明:相较实船通海口,低噪声通海口能有效增加通海口内部流场的稳定性,降低外部流场声压,有一定的降噪效果。     

压电类船舶智能结构动态特性分析

振动是存在于船体结构中的一个普遍现象,它所带来的危害一直为人们所关注.文章根据振动主动控制原理,建立了以压电陶瓷作为执行器和传感器的甲板振动主动控制模型,通过控制甲板的边界,达到减振的效果.利用结构动态特性灵敏度分析相关理论,进行了试验模型结构模态参数特征向量灵敏度分析,确定了压电陶瓷驱动器在施加控制后结构阻尼、刚度的变化对振型变化的影响程度.计算结果表明试验模型结构振动位移的减小主要取决于压电陶瓷驱动器所引起的结构阻尼变化.     

复合材料吸声系数的理论计算及性能分析

不同噪声环境中的降噪需求不同,为根据噪声频谱合理设计复合吸声材料,基于穿孔板及多孔吸声材料的吸声原理,提出了改进的声-电类比法,推导出复合吸声材料吸声系数的理论计算公式.利用该种计算方法,通过数值仿真深入分析复合吸声材料内外层穿孔率,多孔材料厚度,空腔变化对吸声性能的影响,分析表明第1层板穿孔率及多孔材料厚度影响较大.最后用声学实验对计算结果进行验证,表明改进的声-电类比法有效.