超声液位传感器有限元模型及其声学特性分析

运用ANSYS有限元软件建立超声液位传感器有限元模型,利用其谐波响应、瞬态响应分析技术分析了超声液位传感器声学特性.阐明了超声液位传感器声学特性分析的有限元理论,给出了建模过程若干关键问题的解决方法.研究了保护膜厚度、材料及压电元件的电学品质因数对传感器声学特性的影响,并通过实验验证了谐振频率和最大发射电压响应的仿真计算结果的合理性.由此可见,所建立的分析模型可较准确地对超声液位传感器的声学特性进行仿真模拟,为该传感器的优化设计提供了一种有效的方法.

有限元方法在船用超声液位传感器瞬态特性分析中的应用

给出了一种基于有限元方法的船用超声液位传感器瞬态特性分析方法,阐明了分析超声液位传感器瞬态特性的有限元理论,并提出了建模过程中若干问题的解决方法.利用ANSYS软件建立了某型船用超声液位传感器的瞬态特性分析模型,求解了方波脉冲激励条件下传感器的辐射声场和输出电压响应等关键参数,并通过实验对分析方法进行验证.结果表明,有限元仿真波形和实测波形具有较好的一致性,该方法可有效地用于超声液位传感器的瞬态特性分析研究.

一种船用超声液位传感器的优化设计模型

针对一种船用超声液位传感器数学建模和多目标优化设计的问题,提出了一种基于等效电路和遗传算法的优化设计方法.将电-力-声类比的方法应用到建模中,由此建立了传感器的等效电路模型,并推导出传感器频率和输出特性参数的相关方程.在等效电路模型的基础上,以压电陶瓷尺寸、保护膜厚度和工作间隙为设计变量,以输出电压的峰-峰值和信号特征值为优化目标,建立了超声液位传感器的多目标优化模型.采用遗传算法(GA)进行优化计算,并利用MATLAB和GA优化工具箱进行求解.实例分析表明,优化后传感器性能得到了显著提高,数值计算结果和实测结果吻合良好,从而证明了等效电路模型的准确性.

排水型深V型船形因子的偏最小二乘回归分析与建模

采用偏最小二乘法对排水型深V型船的船形因子进行了回归分析与建模,给出了回归公式的适用范围,并与模型试验、Holtrop船形因子求解法进行了比较分析,结果表明:在排水型深V型船型参数中长宽比对船形因子的解释能力最强,其次是吃水船长比和底部斜升角与进流角比,进流段长度比和棱形系数对船形因子的影响较弱:该回归公式适用范围为L/▽^(1/3)=7.0-7.9、长度傅汝德数F_r<0.44内的排水型深V型船型,结合Holtrop阻力计算公式能有效提高原计算公式的阻力预报精度;偏最小二乘法对于排水型深V型船船形因子的回归计算具有较强的实用性.