两个具有初应力半空间界面波的传播特性

讨论了两个具有初应力的磁电弹半空间界面波的传播特性。在两个不同材料的具有初应力的磁电弹半空间中,由本构方程和控制方程以及界面的连续条件,推导得到两个半空间界面波(Stoneley波)的波速方程。根据对波速方程的数值分析,得到两个具有初应力的磁电弹半空间界面处的界面波的传播特性。研究结果为磁电弹材料在工程中的应用提供理论依据。

三维声双耳渲染感知效果的客观评测

随着双耳渲染技术在终端中的逐步应用,双耳渲染效果的主客观评价需求在不断增长。本文在已有三维声双耳渲染感知效果评价的二级维度(音质、定位、空间)基础上,进行更全面、细致的三级维度客观评测与建模,将通过主观感知实验得到的各三级维度评分结果与标准人工头双耳录音的不同类型客观特征进行岭回归建模。结果表明:浑厚度、总体音质、声源距离、静态声源定位、空间感、混响声质量和空间自然度等三级维度的评价更取决于双耳空间特征;清晰度与时频特征的关联性更强;其余特征更依赖时频特征与双耳空间特征的组合。

基于幅相解耦调制的透射型声超表面的声波调控

文章构造了一种复合型无源结构,利用该结构设计的声学超表面能够实现透射相位和幅度的解耦调控。研究表明,当声波入射至该复合结构后,多腔体结构具有接近于1的透射率和接近于2π的全相位变化,而开孔结构单元可以提供恒定不变的相位和0~1范围内变化的透射率。此外,根据Airy函数的波曲线,选择合适的结构参数,构造出的超表面可以在空气中生成Airy波束,同时利用两个对称的超表面可以实现具有自愈性声聚焦特性的透镜,通过与纯相位调控方法生成的波束现象进行对比,进一步说明幅相解耦方法对于声波精确调控的重要性。文章对于幅相解耦超表面的研究在声波定向传输、全息图像、医学超声成像等方面具有潜在的应用前景。

强声激励对煤粉燃烧的强化作用的数值研究

声波激励在火力发电厂等的工程应用中有良好的前景,可以有效提高煤粉燃烧效率。文章采用声波激励强化煤粉燃烧模型,并通过建立二维煤粉燃烧数值计算模型,在该模型下求解Arrhenius动力反应速率,反应模型采用有限速率/涡耗散模型,分析燃烧区域温度场在不同进风速度与进煤速度配比(U_(0)/U_(1))、不同声压级(135~165 dB)和不同声波频率(50~5000 Hz)下的燃烧区域温度场的变化规律。结果表明:该方法可以有效地表征声波对燃烧的强化作用,当进风速度与进煤速度之比U_(0)/U_(1)为1.39,煤粉受到声压级为165 dB、声波频率为50 Hz的低频高强声作用时,声波对流场的扰动效果最好,燃烧区域的温度最高,强化燃烧效果最佳。

变截面消声管道耦合Helmholtz腔结构的声学性能

基于局域共振理论与管道消声理论,设计了一种变截面消声管道耦合Helmholtz谐振腔的声学超材料结构,并运用COMSOL软件进行仿真研究.在此基础上,探讨了变截面声学超材料结构的几何参数对吸声系数峰值的影响,运用声学试验测试了该声学超材料结构的声学性能.结果表明:该变截面声学超材料结构在低频范围(200~600 Hz)内可实现良好的吸声效果;通过改变管道小孔的截面半径,可以实现声学超材料结构固有频率的定向调节;与普通Helmholtz腔相比,该声学超材料结构的吸声系数峰可在一定低频范围内移动,提高了结构在低频范围内的吸声效果,拓宽了吸声系数峰值对应频率的范围;声学超材料结构的几何参数得到了优化,具有良好的吸声效果.

基于三维动画的声速测量微课设计与研究

空气中声速的测量实验具有原理不易理解,调节不易操作的特点.为了让学生深刻理解空气中声速的测量原理和具体的操作方法,我们在声速测量的微课中采用了三维动画分解的方法,设计了声速测量的配音动画视频,演示了驻波的形成过程及共振干涉法测量空气中声速的全过程.演示动画具有简单明了、动态直观、表现力丰富的特点,解决了波动现象不易演示、变化细节和内在的调节规律不能直接观察的困难.

一种声速识别空气成分波动的自监督学习方法

实际空气成分比较复杂,其声速的大小与标准空气的计算值有较大差异。文中根据维里展开式推导的声速方程,分析实际空气成分的浓度微量波动与声速变化定量关系。基于理论计算值,对比声速实测值,提出一种基于声速差值的自监督学习方法分析空气成分波动。该方法首先计算各个时刻声速差值的分布距离,接着确定分布最聚集区域,进行统计声速差发生比例,最后利用概率分布变化来发现空气成分,尤其微量成分的波动。实测结果表明:声速差发生概率曲线较好地反映空气成分浓度变化的起始、扩散和累积等阶段,通过发生概率P值分布能够对空气成分波动状态进行识别和实时监控。

基于组合超表面的跨水空声波调控研究

现有声学超表面的研究多是针对空气或水等单一介质,有关跨介质声波调控的研究相对较少.文章主要基于组合超表面研究跨水空界面声波的调控特性.首先,利用遗传算法设计了可以调控波前的高透射空气声超表面.接着,通过复合离散型跨水空高透射超表面设计组合超表面实现了对跨水空界面声波的波前调控,并讨论了组合超表面间距对波控性能的影响.最后加工制作组合超表面试样,并对跨水空声波聚焦功能进行了实验验证.结果表明通过复合两种独立设计的超表面可以实现跨水空界面声波的异常折射和聚焦功能.组合超表面的间距会影响其对声波的调控效果.当间距较小时,组合超表面虽然可以实现对跨水空界面声波的调控,但是调控效果较差;随着间距的增加,组合超表面对跨水空声波的调控效果会迅速增强并趋于稳定.在实验中观察到了跨水空界面的声聚焦现象以及组合超表面间距对跨水空界面声波聚焦效果的影响,实验结果与仿真结果基本一致.研究工作为跨水空声学器件的设计提供了一定的数值和实验基础.

基于高阶间断伽辽金法的多孔介质声传播

多孔介质声学材料由于其结构及优秀的声学性能在航空、船舶与海洋工程等领域中应用广泛。传统的多孔介质声传播声学仿真方法主要从频域出发,对于宽频声源,其计算量相对较大,并且无法得到声传播的非定常物理过程。从时域路线出发的计算气动声学可以仿真出声传播的非定常过程,但目前在多孔介质的声传播问题上应用较少。时域计算声学要求数值格式具有高精度、低耗散特征。文章在非结构网格上采用高阶间断伽辽金方法求解与多孔介质声学Zwikker-Kosten模型结合的线化欧拉方程,得到在空气和多孔介质中的声传播过程。对多孔介质地面以及三角形多孔介质声屏障两种模型的声传播典型算例的数值模拟表明,该高阶计算方法适合复杂多孔介质环境的声传播数值仿真且具有显著的高精度特征,该方法在求解实际工程中复杂多孔介质环境下的声传播具有巨大潜力。

单元间距对Helmholtz共振器阵列声传输特性的影响规律

随着对局域共振声学超材料研究的深入,关于Helmholtz共振器(HelmholtzResonator,HR)阵列声传输特性的研究越来越多。HR单元间距是HR阵列的重要参数之一,但关于其对声传输特性具体影响规律的理论分析却较为少见。在声传输线理论的基础上,通过对于等效阻抗简化计算的推导,开展HR单元间距对声传输特性影响规律的理论分析。结果表明,由不同和相同共振频率构成的两类HR阵列的声传输特性受HR单元间距影响的规律并不一致,前者的声传输特性会随单元间距变化出现较大波动,总体呈半波长周期变化,而后者的声传输特性随单元间距变化的波动范围很小。相关的研究结论完善HR阵列设计的理论依据,对由HR构成的声学超材料应用具有较好的参考价值。

基于单片机的自动识别噪声提醒技术研究

针对环境噪声污染问题,提出一种基于单片机的自动识别噪声提醒技术方案。该方案利用单片机实现噪声信号的实时采集、处理、判断,并设计多级提醒机制。在不同场景进行实验验证,结果表明该方案在噪声监测精度、超标判断准确率、提醒响应时效性等方面均达到预期目标,可为噪声污染防控提供有效技术支持。

分层介质中面波的能量分布

在三维情况下研究了分层介质中Rayleigh和Love面波的能量分布问题，分析了多层介质中柱面面波的能量传播特性．面波是声源与介质分界面相互作用的结果，其能流密度随深度增加很快衰减，但在一定深度处出现极大和极小值．通过数值分析发现只有当径向距离较大时，面波能量传播的速度才等于其群速度．文中还考查了频率、深度、介质层状结构等参数对能量分布的影响．

基于环境扰动的线性匹配场处理方法

匹配场处理面临的挑战主要是拷贝场失配。常规线性匹配场处理方法虽然对失配较宽容,但旁瓣较高,定位正确率依赖于失配的程度,且很容易受到强干扰的影响而失效。自适应匹配场处理可以获得较高的定位精度和旁瓣抑制性能,但环境参数失配、距离／深度空间欠采样、基阵及环境的波动所造成的误差等因素,均会导致其性能严重下降。环境扰动约束可提高自适应匹配场处理器的稳健性,基于这种思想,提出了基于环境扰动的线性匹配场处理方法,它不仅在环境失配的条件下比常规线性方法的定位正确率更高,而且在阵列采样数据存在幅度与相位随机误差的条件下,比自适应匹配场方法的稳健性更强．针对环境失配条件下的强干扰问题,还提出了一种线性匹配场干扰抑制算法,可有效地抑制水面干扰。典型浅海环境下的数值仿真和实测数据分析验证了方法的有效性．

基于波束形成和波叠加法的复合声全息技术

近场声全息是一种准确的噪声源识别技术。然而,由于存在测量要求严格、测点数多等缺点,一定程度上限制了它在工业现场的广泛应用。基于此,提出一种基于波束形成和波叠加法的复合声全息技术。首先利用传声器阵列获取声压场信息;再通过波束形成对声源进行定位;然后在这些声源位置附近配置等效源;最后应用波叠加法进行声场重构。该技术的优点是只需要少量传声器,在中、远距离测量,可以方便快速地实现声场重构。采用两个脉动球的声源模型进行了数值仿真,并在半消声室内采用音箱模拟噪声源进行了实验,都准确地重构了模型的外部声场。这表明,该技术可以准确地对辐射体进行声场重构,为其在工业现场中的应用奠定了基础。

用于声源识别的声全息重建方法的研究

研究了用于声源识别定位的声全息方法中声场重建公式。从场论及声学的基本衍射出发提出了新的声全息重建公式．利用该公式进行了模拟计算和分析，将结果与以往的一些重建公式进行了比较。利用该公式对复杂的汽车声源进行了识别，结果表明该重建公式是一种有效的复杂声源识别定位方法。

矩阵空域预滤波目标方位估计

提出了基于矩阵空域预滤波处理的目标方位估计新方法。通过设计一个空域的矩阵滤波器对传感器阵列数据进行矩阵处理,抑制阻带扇面的干扰与噪声,且尽量保证让通带扇面的信号无失真通过。由于该空域滤波器的输出仍为阵元域数据,因此可以很方便地在很多阵列信号处理算法之前通过增加空域预滤波处理来达到抑制空间干扰、提高系统处理能力的目的。文章通过目标方位估计的具体实例来说明矩阵空域预滤波处理对系统性能的改善作用。计算机仿真和实测数据处理结果表明,矩阵空域预滤波处理有效地抑制了空间干扰与噪声,提高了方位估计算法对感兴趣扇面目标的方位分辨与估计性能。此外,仿真结果表明采用分扇面空域预滤波处理方法,使基阵具有了分辨多于阵元数目信号源的能力。

复杂双层壳体声辐射性能分析

研究了加肋的环板双层壳体的振动和声辐射性能,采用经典Flugge微分算子描述壳体的运动,通过将加强构件等效为反力和反力矩加在内外壳体的表面上而引入壳体振动方程,并利用Helmholtz波动方程和壳体表面的位移连续条件来解位于内层壳和外层壳之间的环形流场,最终建立和求解了双壳体声-流体-结构耦合方程,详细讨论了双壳体参数和双壳间连接型式的变化对其声辐射性能的影响。得出了以下结论:双层壳体内外壳间距减小,内外壳的耦合作用就越强,壳体辐射声功率和表面振动均方速度级升高,外壳的“屏蔽”作用就越不明显;内外壳厚度的改变对壳体振动速度级有较大的作用,对声辐射的影响不是很明显,厚度越大,振动速度级就越低。

层状介质中的声波场及面波研究

本文在前人基础上，采用B、P、C坐标系研究了层状介质中的声波场及面波特性，理论上发现了一个重要结论及一些新的性质，并数值分析了Rayleigh和Love面波的频散特性。定义了关于Rnyleigh面波的两个物理量β1（位移的民P分量比）和β2（应力的B，P分量比），经理论及数值分析发现：β1和β2与介质的层状结构密切相关，是对层状介质进行分析和判断的两个重要物理量。

汽车排气消声器内部流场和声场数值分析

应用数值分析方法对某汽车排气消声器进行了流场、温度场和声场分析.在此基础上针对消声器存在的问题对其进行了改进设计.经实验验证,分析结果与实验结果吻合较好,表明数值分析方法能准确的模拟排气消声器性能,是排气消声器性能预测和改进设计的有效方法.

基于等效源法的平面近场声全息及其实验研究

目前的平面声源全息重建与预测的主要方法是基于FFT的近场声全息技术,但是该方法存在卷绕误差、边缘重建误差等很多固有的影响重建精度的因素,有时甚至会导致重建结果严重失真。本文提出将等效源法应用于平面声源的全息算法,由于该方法不涉及到波数域空间变换,所以避免了卷绕误差和边缘重建误差,简化了计算过程,有利于工程实际推广。文中首先从理论上推导出了等效源法用于平面声源的理论模型,并以点激励固支板的声辐射实验,验证了该方法的正确性和有效性.