分散式速度反馈控制流激薄板声振响应的模态解及特性

采用模态展开法推导了湍流边界层和分散式速度反馈控制共同作用下薄板的响应和声辐射,给出了与分散式速度反馈控制增益系数、单元位置、数量和大小相关的模态阻尼的显示表达式。给定激励和参数的条件下,通过与元素法的计算结果进行对比,验证了模态展开法具有较高的计算效率和准确性。讨论了分散式速度反馈控制单元的布置方式和数量对模态阻尼的影响,以及反馈控制单元的布置方式对薄板动能、辐射声功率和模态平均辐射系数的影响。数值分析结果表明反馈控制单元的数量和布放位置对控制效果影响显著,反馈控制单元沿螺旋线布置能明显拓宽控制频带;两种反馈控制单元布置方式,在动能和辐射声功率控制较好的共振频率处,除第一阶模态外,模态平均声辐射效率随反馈增益的增大明显提高。

大力值电磁作动器电磁热耦合分析与性能优化

电磁作动器在工作中产生的欧姆损耗会导致温度升高,加快电磁作动器中磁铁的失磁现象,降低气隙处的磁感应强度,减少作动器的寿命。阐述电磁作动器产生欧姆损耗的形成机理,推导欧姆损耗中涡流损耗的公式,创新设计了一种双线圈电磁作动器来减小涡流损耗,并进行了电-磁-热多物理场耦合仿真。通过对比电磁作动器的电磁场与温度场可知,优化后的双线圈电磁作动器的控制性能得到了很大提升。

具有弹性障板的有限长充液管道的管口声辐射

求解了下端自由、上端带弹性障板的有限长充液管道,在下端受到流体脉动激励时,上端管口向水下半无限空间的声辐射。求解过程中,管道部分采用行波法求解,其中管壁与管内流体的耦合归结到求解充液管道的色散曲线;弹性障板的振动部分则采用模态法来求解,其中弹性障板及管口与外界流体间的声振耦合最终归结到求解模态的辐射阻抗。数值研究表明:管口辐射的流体声和弹性障板辐射的结构声对系统的声辐射均有较大的贡献。

工业消声器侧壁传声的预测方法与拟合公式

大型工业消声器空气通道透射的声能量往往远小于侧壁振动二次辐射引起的噪声泄漏。本文基于圆形声波导理论给出一种消声器侧壁传声的预测方法。假设半无限长管道一端布置声源,利用模态分解法得到圆柱管壁外的声场,进而计算有限长管道侧壁的透射声功率和传递损失。在此基础上,综合考虑质量、结构环频和吻合频率的影响,结合解析方法得到的数据,拟合得到一个工程预报公式,可应用于典型工业消声器侧壁传声损失的快速估算。随后分析了侧壁传声对消声器插入损失的影响,对于实际的工业消声器,考虑侧壁传声后的插入损失与实测结果接近,验证了预测方法的可行性。

飞机座舱声学控制方法报告

该研究围绕大型客机气动噪声抑制,探索机舱蒙皮外进行湍流附面层抽吸的机制、以达到降低振源的目的。通过气动噪声舱内传递机理及其控制方法研究,揭示湍流边界层、随机声场、多孔轻质材料内声波耗散、结构振动以及辐射声场之间的耦合作用规律,发展适应未来大型客机舱室安静性环境要求的中低频吸隔声材料和结构,形成典型舱室结构声学材料与结构优化的理论方法,提出舱内噪声控制方法并实验验证,为我国自主研制民用大型客机舱室安静性设计提供理论依据。主要研究内容:探索有限重量和空间等环境约束下提高中低频吸隔声性能的新机理、新途径和新方法,研究湍流边界层、随机声场、多孔轻质材料内声波耗散、结构振动以及辐射声场之间的耦合作用规律和实验验证方法,发展适应未来大型客机舱室安静性环境要求的轻质多孔吸声材料、粘弹性抑振材料和智能吸隔声材料和结构。(1)利用CFD方法建立附面层抽吸理论模型。拟采用CFD与声振动问题联合求解。为减小穿孔板重量,必须考虑其诱发振动的可能性。(2)流体诱发振动和舱内噪声辐射的参数研究。这一部分的研究工作与发动机内的声处理将直接相关。(3)轻质多孔吸声材料研究。开展多孔材料在构型、力学、声学性质方面的表征180科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION及优化,材料非线性性质以及非线性声场中的响应研究。(4)中低频粘弹性抑振材料和结构研究,结合典型舱室结构,研究粘弹性材料和弹性连接件应用的优化方法。(5)低频智能吸隔声结构研究。围绕舱室的低频噪声控制,研究应用主动或半主动方法提高典型结构低频隔声性能,探索主动或半主动控制单元与传统轻质多孔吸声材料和弹性连接件复合工作的理论和实验方法。(6)大型客机典型结构在随机声场和湍流边界层激励下的辐射噪声的理论、数值和实验方法研究。

湍流边界层引起的结构响应和噪声辐射研究

湍流诱发的结构噪声辐射是高速运载工具的重要噪声源之一。最新研究表明:典型壳体结构在湍流边界层和随机声场激励下的噪声辐射特性具有明显的差异。其中周向的加强筋(即与来流方向垂直的加强筋)对湍流诱发的噪声影响明显,而轴向的加强筋对湍流诱发的噪声不敏感。这一特点与随机声场激励下的噪声透射完全不同,后者对周向的加强筋完全不敏感,而对轴向的加强筋则更加敏感。因此,该研究拟进一步开展结构对湍流边界层噪声影响的理论和实验验证工作,并在此工作的基础上,应用受纳法,开展复合材料构成的主体结构在湍流边界层激励下的噪声预报研究,开展湍流边界层、结构振动以及辐射声场之间的耦合机理研究,以获得结构对湍流边界层噪声影响的一般性结论,进而为结构参数的优化和设计提供依据。

腔壁弹性对充水亥姆霍兹共振器声学特性的影响：圆柱形腔等效集中参数模型

研究了充水亥姆霍兹共振器的弹性壁对其声学特性的影响。建立了考虑壁面弹性的圆柱形共振器的等效集中参数理论模型,并在静水管路上进行了实验验证。从共振器的共振频率、激励声压与腔内声压的传递函数以及共振器的传递损失等方面阐述了弹性壁的影响,并对刚性壁假设和弹性壁结果进行了比较。理论和实验都证明了腔壁弹性对亥姆霍兹共振器的声学特性有很大的影响。

黏弹性吸声材料复弹性模量优化研究

针对黏弹性材料吸声效率问题,利用分层介质声传播理论和数值算法优化了不同物理条件下材料的复弹性模量。采用参数等效的方法分析了含气泡黏弹性材料的声学特性,并给出了此种材料优化后的弹性模量曲线。根据物理模型计算了一定边界条件下材料复弹性模量等吸声系数曲线,得到了几种背衬条件下黏弹性材料吸声系数大于0.8的弹性模量和损耗因子范围。研究表明调节黏弹性材料的复弹性模量可以有效提高材料的吸声性能,吸声系数大于0.8时其弹性模量和损耗因子范围在不同背衬条件下差异较大,发现一定厚度的钢背衬会降低调控复弹性模量的难度,对含气泡黏弹性材料的计算也可得到类似结果。

激光测振有限元反演优化方法测量黏弹材料动态力学参数

基于非接触式光学测振和有限元反演对黏弹材料复模量的测量进行了理论和实验研究。针对反演精度受测点选择影响显著的问题进行了误差分析,推导了灵敏度矩阵的计算公式;得到了反演误差的计算方法;找出了影响反演精度的主要误差来源;通过测点优化,提高了泊松比测试精度。利用温频等效原理,在常压、变温条件下对橡胶样品进行了温频等效测量,实验研究表明,该系统可以以较少的温度台阶获得材料主曲线,反演结果与动态机械分析仪(DMA)测试结果误差在10%以内,进一步印证了反演系统的有效性。

多重散射方法研究轴对称空腔覆盖层的声学特性

发展了一种多重散射方法研究声学覆盖层的半数值半解析模型,分析了影响轴对称空腔结构声学性能的主要能量耗散机制。在球坐标条件下推导出轴对称空腔结构的位移和应力场基函数,通过对空腔表面基函数的数值积分,得到散射波和入射波之间的传输矩阵方程,结合分层介质声传播理论计算了周期性空腔结构覆盖层的反射、透射和吸声性能。研究结果表明;空腔共振是低频能量耗散的主要形式,边界条件对材料空腔结构的谐振特性影响很大,利用双空腔耦合共振可以拓宽材料的低频吸声频带;背衬对材料的高频吸声影响较小,材料的高频能量损耗取决于空腔的散射和波型转换特性。

简支矩形板模态辐射抗的一种快速计算方法分析

在模态辐射阻快速计算方法的基础上,进一步推导出简支矩形板模态辐射抗快速计算方法的相关计算公式,给出了相应的计算步骤,并与传统模态辐射阻抗的数值计算方法进行了详细的对比研究。与以往的二重积分方法相比,该方法为一重数值积分,因而其计算速度远高于以往方法。而且,与以往方法不同,该方法的计算速度不随模态数的增加而迅速减小。该方法可在结构与重流体的声振耦合问题上得到广泛的应用。

具有压电分流电路薄板的吸声特性Ⅰ．理论分析

首次从理论上分析了粘有压电陶瓷片薄板的低频吸声特性和吸声机理。根据压电陶瓷薄片外接分流电路时的等效柔顺性系数,应用拉格朗日方程建立了粘有压电陶瓷片薄板的运动方程。该方程中包含了薄板和压电片的质量、弹性、阻尼以及压电片分流电路的电阻和电感。给出了粘有压电片薄板的表面阻抗和吸声系数的数值计算方法,数值计算表明调节分流电路参数可明显改善薄板一阶模态处的吸声特性。

充水阻抗管中测量材料声学性能的校准方法研究

提出了一种在充水阻抗管中,应用传递函数测量材料声学性能的三参数校准方法。在双传感器传递函数法的基础上,考虑充水阻抗管中水听器间不一致性和管内结构对声场局部扰动等因素的校准,导出了三个综合的无量纲校准参数。通过改变充水阻抗管中测量面的三个已知反射系数,测量出对应的三个传递函数,可以求出这三个校准参数。在充水阻抗管中分别对水/空气界面和一种水声材料进行了测量试验,应用该方法对测量结果的进行了校准,并对校准前后的结果进行了分析比较。

微穿孔板结构在管道声源特性测量中的应用分析

将微穿孔板吸声结构应用到外加旁支管路的管道卢源特性测量方法中,分析和仿真了单层及双层微穿孔板及其后腔结构采用不同参数(板厚、微孔直径、穿孔率、后腔深度等)时改变管道负载声阻抗的作用和影响。研究结果表明:改变板厚、微孔直径、穿孔率、管道横截面积比等参数,可以有效地改变负载声阻;改变后腔深度及微穿孔板与主体管道之间距离,可以有效地改变负载声抗;结合使用单层和双层微穿孔板结构,可以有效实现声抗在宽频带上的变化。通过有流和无流情况下的实验,验证了该方法的正确性和微穿孔板吸声结构在测量中的有效表现。给出了该测量方法实际应用中设计和应用微穿孔板吸卢结构的意见。

具有压电分流电路薄板的吸声特性 Ⅱ．数值和实验分析

利用数值计算和实验方法研究了压电分流阻尼技术控制薄板吸声特性的机制,分析了串联电阻和电感与薄板吸声系数、相对声阻和相对声抗之间的关系。数值计算和实验结果表明:通过调节分流电路中电感和电阻等参数,可使电路谐振和机械谐振出现强耦合,进而明显提高薄板一阶模态处的吸声系数和吸声带宽。

吸声覆盖层研究进展

从粘弹性材料复杂结构吸声性能计算和粘弹性材料动态力学参数获取两方面对吸声覆盖层研究进行了回顾。计算模型主要有分层介质模型、等效介质模型、空腔谐振模型以及数值计算方法。动态力学参数获取主要有基于振动的直接测量方法、基于声学性能测试的反演方法和近些年发展起来的有限元的反演方法。最后对吸声覆盖层研究的发展趋势进行了展望。

离心泵流噪声实验研究

搭建了离心泵流噪声测试系统,并对离心泵的流噪声进行实验研究。利用水听器测量了原型叶轮和四种改型叶轮在不同转速下的流噪声,发现水泵流噪声随着转速的增加而增加,随轮舌间隙的减小而增加。实验结果还表明,水泵下游的流噪声声压级要高于上游。观察水泵两端声压级差随转速以及叶轮半径的变化关系,并探讨其产生的原因。

同一实验室条件下不同隔声测量方法的探讨

大型构件隔声量的实验室测量有两种方法:一种是传统的隔声室测量方法,可参照国家标准GB/T 19889.3-2005;另一种可称之为声强法,可参照国际标准ISO 15186-1:2000。参照以上两种方法,分别测量了三块板的隔声量。结果发现,在中高频段,两种方法测量结果几乎一致,而在低频段(300Hz以下),声强扫描法测量结果明显低于传统方法。为了找出造成低频段测量结果差异的原因,还研究了吸声材料、探头间距等因素对测量结果的影响。

智能吸声控制中压电片位置的选取

压电材料外接分流电路用于振动和噪声辐射控制。称作被动压电分流阻尼技术。在用压电被动分流阻尼技术控制薄板结构振动和吸声时，压电片的位簧布放是一个很重要的问题。针对不同的控制目的。可以选取不同的准则函数。C．L．Davis等曾分析了用压电片控制一维梁结构振动时．压电片在不同位置．系统结构等效阻尼系数的变化。本文则根据压电片接分流电路时的等效弹性系数和等效损耗闲予，以最大化结构的等效损耗凶子为原则，分析了用被动分流阻尼技术控制二维薄板结构振动和吸声时．压电片的位置选取问题。

空间信息要素模型可视化的设计模式与应用

GIS系统的实现是一个相当复杂的过程,分层次模块化的方法被广泛采用,同时应用设计模式更加简单方便地重复使用成功的设计和体系结构,更有利于GIS系统的开发和重构。本文通过对描述地理信息系统空间信息模型中要素模型的几何体结构分析,充分运用和组合各种设计模式,在要素可视化设计和实现中,探讨要素组织采用组合模式与访问者模式相结合的形式,实现异构几何体的聚集访问;要素可视化的实现总体上采用合成模式与绘制采用策略模式相结合的形式,实现要素与绘制的有机分离及各种绘制形式的充分支持。这种结构的好处在于不但能很方便地实现OpenGIS中有关要素几何体的抽象规范和相应的实现规范,而且能使系统结构清晰、模块分明,组织自然,有利于系统的开发、维护和扩展。