加压声学覆盖层声学性能测试—声阻抗方法

文章建立了一种基于声阻抗传递矩阵方法的加压声学覆盖层声学性能测试方法.测量得到的声阻抗矩阵用于计算声学覆盖层吸声系数与隔声量.对声阻抗测试装置包括声管、声源、背衬和水听器布置等进行了详细介绍.通过测量均匀材料样品声阻抗对测试装置进行了验证,通过测试声学覆盖层样品计算吸声系数与隔声量,并与理论计算结果进行对比,对声阻抗方法进行了试验验证.     

静水压下声学覆盖层声阻抗研究

采用有限元方法计算静水压作用下声学覆盖层空腔的受压变形,采用多层均匀分布厚壁圆柱筒体的薄层来模拟声学覆盖层内复杂的空腔,用传递函数法推导多层介质的声传播矩阵列式。进一步结合实验所得不同静水压下声学覆盖层的材料特性参数,建立静水压作用下声学覆盖层声阻抗的求解方法。通过与某型声学覆盖层试验结果的比对分析,验证了本文所述计算方法的正确性。在此基础上,分析了静水压对声学覆盖层声阻抗的影响。     

船舶舾装复合结构声学性能分析方法及应用

针对船舶典型舾装复合结构,基于传递矩阵法构建声学性能分析模型,建立舾装复合结构隔声量及吸声系数分析方法,并通过声学试验验证了分析方法的可靠性。在此基础上,以某型水面舰船为例,探究了舾装复合结构对舱室噪声的影响规律。结果表明:基于传递矩阵法计算船舶舾装复合结构声学性能有效可行;敷设舾装复合结构后报务室和集控室降噪效果明显,分别达到2.2 dBA和2.5 dBA。     

基于COMSOL多层材料吸声覆盖层的吸声特性分析

针对圆柱形空腔吸声覆盖层低频吸声性能比较差,建立多层材料圆柱形空腔结构覆盖层的COMSOL有限元模型,通过采用波导有限元-传递矩阵法对有限元模型的验证并对其进行吸声特性数值仿真分析。结果表明：理论计算与数值仿真的曲线趋势大致吻合则该有限元模型有效;多层材料吸声覆盖层低频吸声特性明显优于单层材料吸声覆盖层,并且采用不同穿孔率、损耗因子、杨氏模量等参数的变化分析了各种参数的变化对吸声系数曲线的影响,为下一步的声学优化提供了具体指导。     

基于COMSOL多层材料吸声覆盖层的吸声特性分析

针对圆柱形空腔吸声覆盖层低频吸声性能比较差,建立多层材料圆柱形空腔结构覆盖层的COMSOL有限元模型,通过采用波导有限元-传递矩阵法对有限元模型的验证并对其进行吸声特性数值仿真分析。结果表明:理论计算与数值仿真的曲线趋势大致吻合则该有限元模型有效;多层材料吸声覆盖层低频吸声特性明显优于单层材料吸声覆盖层,并且采用不同穿孔率、损耗因子、杨氏模量等参数的变化分析了各种参数的变化对吸声系数曲线的影响,为下一步的声学优化提供了具体指导。     

内覆防水吸声层的海水消声器声学性能计算

对内部进行了防水吸声处理的海水消声器进行了声学计算,提出了分析此类问题的数值仿真方法：首先运用分层媒质理论对含空腔防水吸声层的声学性能进行计算,利用ANSYS建立海水消声器的三维有限元模型,导入SYSNOISE软件中并将防水吸声层的吸声系数及表面声阻抗作为边界阻抗计算消声器内部声场的声压分布以及传递损失。对某内覆防水吸声层的海水消声器的声学特性进行了数值计算和分析,研究结果对提高含防水吸声结构海水消声器的降噪效果具有重要意义。     

水介质中复合材料壳板结构的声学设计

将复合材料壳板代替钢质壳板,建立了复合材料壳板结构的水中声学计算模型。从水声波动学方程出发,推导了不同终端边界条件下的传递矩阵、声反射系数和吸声系数,并通过试验研究证明了运用传递矩阵法进行声学设计的可靠性;考虑表层阻抗,吸声层厚度、损耗因子,及水层厚度的影响,应用数值方法对水中复合材料壳板结构进行了声学设计,分析了各参数对结构反射系数和吸声系数的影响规律。     

斜入射下水中隐身夹芯复合材料壳板结构声学设计

建立了二维空间声波斜入射条件下水中隐身夹芯复合材料结构的声学模型;从水声波动方程出发,推导了斜入射下水中隐身夹芯复合材料壳板结构的声传递矩阵,及终端自由边界条件下的声反射系数和吸声系数表达式;对水中目标的隐身夹芯壳板结构声学系统进行了垂直入射声学试验,试验结果与传递矩阵法数值计算吻合较好;对试验声学系统进行了斜入射下声学性能数值计算,分析了入射角对反射系数和吸声系数的影响;考虑斜入射下夹芯层厚度、密度、损耗因子、及水层厚度等对水中目标隐身壳板结构反射系数和吸声系数的影响,应用数值方法对水中隐身夹芯复合材料壳板结构进行了声学设计;考虑吸声夹芯层总厚度一定,对梯度阻抗夹芯进行了声学设计,分析了梯度夹芯层材料参数和几何参数对隐身结构声学性能的影响。结果表明:水中隐身夹芯复合材料壳板结构实现了承载和隐身的一体化,具有较好的声隐身效果。     

复合腔型声学覆盖层声学性能研究

基于三维有限元法建立了实际艇体结构中双层圆柱壳体背衬的计算模型.通过单一腔型声学覆盖层的数值试验验证了本文算法的有效性.在此基础上计算了复合腔型声学覆盖层的声学性能,分析了空腔耦合作用对声学覆盖层声学特性的影响.然后将复合腔型声学覆盖层应用于双壳动力舱段,通过模型试验验证了其在艇体结构中的降噪效果.     

敷设分层梯度声学覆盖层的加肋圆柱壳声辐射特性研究

单壳体潜艇敷设声学覆盖层应具有机械噪声、水动力噪声和声目标强度控制的多功能特性,为此需要解决两个基本问题：其一,提高机械噪声低频控制效果;其二,实现覆盖层的多功能兼容性。本文从降低机械激励壳体声辐射角度出发,采用模态叠加法,建立无限大理想水介质中分层梯度声学覆盖层与有限长加肋圆柱壳的声振耦合及声辐射模型,基于声学覆盖层模态传递函数特性,计算分析声学覆盖层分层梯度分布及厚度、层数等参数对加肋圆柱壳辐射噪声影响的特征和规律,给出分层梯度声学覆盖层的特征声阻抗渐变参数分布并与敷设均匀声学覆盖层降噪特性比较。研究结果表明：加肋圆柱壳敷设内层至外层声阻抗逐渐递增,各分层取慢波速的声学覆盖层,具有比均匀声学覆盖层更有效地降低外表面振动位移的特性,可明显增加降噪效果,并扩展低频降噪范围。声学覆盖层的优化应增加声阻抗的内分层失配和外分层适配的效应,有利于降低加肋圆柱壳低频声辐射,并可兼顾降低声目标强度。     

基于复合阻尼的声学覆盖层吸声效率计算

为了提高声学覆盖层的仿真精度,改进原有的计算参数模型.基于集总参数法和传递矩阵法,提出声学覆盖层的一维等效模型.结合有限元法对声学覆盖层计算,计算结果表明,阻尼对吸声效率有显著作用,不同类型阻尼对吸声作用不同,结构阻尼主要影响低频区,粘性阻尼主要影响高频段.根据橡胶材料特性,结合数值计算的结果,提出一种计权的复合阻尼模...     

含圆台型空腔的声学覆盖层吸声特性研究

基于有限单元法研究了以空气为背衬的含圆台型空腔的声学覆盖层的吸声特性.对单腔结构的覆盖层和混合型空腔的覆盖层的吸声性能进行了数值分析.结果表明,在相同穿孔率的情况下,含圆台型空腔的覆盖层相对含圆柱型空腔的覆盖层具有更优良的吸声性能.     

敷设空腔尖劈的声呐平台声学特性研究

基于变截面波导理论建立吸声系数方程,讨论了不同静压下尖劈吸声性能,开展了空腔尖劈声管测试,并将计算值与实验值进行对比分析。在此基础上,通过数值试验预报了声呐平台区的自噪声分布,对比分析了空腔尖劈敷设方案对其声学特性的影响。结果表明：随着静水压力的增大,尖劈吸声系数第一谐振峰向高频移动;高静压下,尖劈吸声系数下降较快。敷设空腔尖劈的声呐平台区的自噪声总声压级显著降低,尖劈部分优化敷设既要考虑全频段平台区的自噪声总声级,又要兼顾声呐基阵位置处的声压分布。     

计及空腔能量耗散的尖劈结构声学特性研究

以喇叭型空腔为例分析了声波在尖劈空腔中的传播规律,给出了计及空腔能量耗散作用的尖劈结构吸声系数计算方法,通过声管测试验证了本文算法的有效性。在此基础上,通过数值试验预报了声呐平台区振动及自噪声分布,对比分析了空腔尖劈敷设方案对其声学特性的影响。结果表明:空腔对较低频段声波能量吸收有很大作用,在3 kHz以下频段计算空腔尖劈吸声性能时必须予以考虑;敷设空腔尖劈的声呐平台区的振动及自噪声总声压级显著降低,尖劈部分优化敷设既要兼顾声呐基阵位置处的声压分布。     

静压下球形空腔吸声覆盖层的建模与性能分析

基于声波垂直入射下的二维理论,利用COMSOL软件建立球形空腔吸声覆盖层单元模型,得到了在空腔受压变形基础上直接进行声学性能计算的耦合模型,避免了以往根据变形量重新建模带来的误差,并与静压下穿孔率的理论公式进行对比,验证了模型的有效性;利用所建模型分析了静压下球形空腔的吸声性能,并比较了内部气压对空腔变形和吸声系数的影响。结果表明:随着静压的增大,峰值上移频带展宽,更显著的是吸声效果总体变差;内部气压使得空腔变形量减少、低频吸声效果有所提高。     

静压下球形空腔吸声覆盖层的建模与性能分析

基于声波垂直入射下的二维理论,利用COMSOL软件建立球形空腔吸声覆盖层单元模型,得到了在空腔受压变形基础上直接进行声学性能计算的耦合模型,避免了以往根据变形量重新建模带来的误差,并与静压下穿孔率的理论公式进行对比,验证了模型的有效性;利用所建模型分析了静压下球形空腔的吸声性能,并比较了内部气压对空腔变形和吸声系数的影响。结果表明：随着静压的增大,峰值上移频带展宽,更显著的是吸声效果总体变差;内部气压使得空腔变形量减少、低频吸声效果有所提高。     

水介质弹性共振腔的中低频吸声特性研究（英文）

文章以降低声呐罩自噪声为背景,将声呐罩简化为矩形声腔,建立了弹性共振腔阵列及声学覆盖层与矩形声腔的声振耦合模型;计算分析了弹性共振腔构型参数对声腔中低频声场控制效果的影响,进而提出能够有效扩展中低频吸声效果的格栅式弹性共振腔;通过试验验证了弹性共振腔的吸声效果,并计算分析了弹性共振腔阵列和声学覆盖层组合作用的宽频带吸声效果;在100～2 000 Hz的中低频段内矩形声腔取得了3～10 dB的吸声效果。     

基于参数等效法的敷设声学覆盖层的结构物水下低频声目标强度研究

采用参数等效方法计算了敷设声学覆盖层的结构物水下低频声目标强度。首先应用有限元模拟充水阻抗管的方法获取圆台型空腔声学覆盖层敷设在与计算模型具有相同厚度的钢材上的声反射系数;其次,根据参数等效前后反射系数相等的原理,利用遗传算法反演声学覆盖层的等效物理参数(杨氏模量、泊松比、损耗因子);最后将反演得到的等效参数应用于均匀阻尼层,获得模型的水下声目标强度,验证该方法的可行性。结果表明,该方法能有效且高效地获得敷设圆台型空腔声学覆盖层的结构物水下低频声目标强度。     

半无限基衬上功能梯度材料层结构声学性能研究

基于回传射线矩阵法,研究了平面声波入射下半无限弹性基衬上功能梯度材料层的水下声学性能。将功能梯度材料层沿厚度方向上分层,各子层视为均匀材料,并推导了流-固界面处及功能梯度层与基衬界面处的声波局部散射矩阵及各分层的相位偏移矩阵,然后组装得到关于各分层材料波幅的总体矩阵方程,最终求解功能梯度材料层的反射系数及吸声系数。通过数值计算分析了材料参数沿厚度指数型式变化的功能梯度材料层的材料梯度、入射角、基衬材料参数等因素对吸声系数的影响规律。分析结果表明半无限介质上的功能梯度材料层结构实现了由表层材料向基衬材料参数的渐变,对中高频声波具有较宽频的吸声性能;弹性基衬材料主要影响功能梯度层结构的低频吸声性能,基衬材料的特性阻抗与水越接近有利于提高低频段吸声性能。     

最小二乘法在管道声学测量中的应用研究

最小二乘法是传统的最优化设计方法之一。在一维传播的管道声学测量中，通过对多点测量数据的处理可定量求出入射声场和反射声场，并进一步得到声学材料的声学参数和管道的声阻抗。通过在声学管道内布置多个测点，采用最小二乘法就能有效地降低单个测点测量值的偶然误差，同时直观地反映出管道内声场的分布情况。但运用最小二乘法重建管内声场时，协方差矩阵Q的最小特征值λmin对于矩阵奇异性的影响是十分敏感的。为此，文中提出了测点等间隔分布的最佳配置方案，并对测点位置的选取提出了建议，对于测点固定布置但不等间距的管道测量系统，通过微量变化试件表面至第一测点距离的方法，可相对加密同一帧驻波范围内测点的分布，从而极大地提高系统的测量精度。