有限长同轴共线弹性圆柱壳间互辐射阻抗计算

基于圆柱壳的模态展开技术,利用Green函数法和广义辐射阻抗公式,推导了无限长刚性圆柱障壳上两段有限长弹性圆柱壳的互辐射阻抗计算公式,并对不同的径向速度分布形式进行了数值分析。结果表明:低频时,两段圆柱壳之间的模态互辐射阻抗系数比较大;相同轴向波数(m'=m)比不同轴向波数(m'≠m)的模态互辐射阻抗系数峰值大,m'和m的差距越大,模态互辐射阻抗系数越小;增大两圆柱壳之间的间距或同时增大两圆柱壳的长度,模态互辐射阻抗系数总体上逐渐减小。研究结果为分析多舱段圆柱声场特性奠定基础。

互辐射阻抗对加权指向性的影响及实验研究

针对水声基阵阵元间存在互辐射阻抗的情况,研究了互辐射阻抗对基阵加权指向性的影响。以互辐射阻抗的形成机理为出发点,将互辐射阻抗引入基阵辐射声场的计算中,修正了基阵加权指向性函数的计算公式,并以超指向性加权为例,进行了计算机仿真与消声水池实验。仿真与实验结果表明:在阵元间距较小、低频时互辐射阻抗会严重影响基阵的加权指向性,所提的修正指向性函数更能反映基阵指向性的真实情况。

一种考虑结构瞬态互辐射的有限元法

研究结构元件之间瞬态辐射过程及特点 ,对于元件温度未知时的瞬态辐射提出了一种有限元计算模型。通过广义边界条件简化了元件互辐射的数学描述 ,最后得到了广义互辐射元。所建模型具有简单、方便、实用和精度高等特点 ,使复杂的互辐射计算化为统一模式 ,并通过试验与实例计算证明其有效性。

火箭强声发生器互辐射阻抗对远场声压的影响

建立了2个阵元之间的互辐射阻抗的计算方法,并且将其应用到火箭强声发生器的六边形阵列中,从而得到阵列中不同同心圆上阵元的总辐射阻抗,它为自辐射阻抗与来自其他18个阵元的互辐射阻抗的和。互辐射阻抗的作用将使阵元的出口质点速度发生变化,进而影响单个阵元的出口声压和火箭强声发生器的远场声压级和方向图。

基于激励补偿的水声基阵互辐射阻抗控制研究

针对互辐射阻抗对水声基阵阵元表面振速的影响,研究了基于激励补偿的互辐射阻抗控制方法。首先分析了阵元表面振速与激励之间的关系,然后对比实际激励与理想激励的区别,得到激励补偿的计算公式,最后利用阵元间的互辐射阻抗修正了激励补偿计算公式。仿真结果表明:在低频、小间距基阵中,激励的幅度和相位需采用所提算法进行较大的补偿,以达到互辐射阻抗控制的效果。

水声换能器基阵互辐射阻抗研究

在水声应用领域中,通常是若干个换能器组成一个基阵进行工作。当换能器基阵工作时,基阵中单个换能器的总辐射阻抗是它自身辐射场的作用以及基阵中其它换能器辐射场作用的总和,这就引入了互辐射阻抗的问题。在水声对抗中,当换能器基阵在大功率状态下工作时,基阵的互辐射阻抗影响尤其需要进行研究分析。结合理论推导得出的规律,介绍了一种研究互辐射阻抗的测量分析方法,分析了一种换能器基阵的互辐射阻抗影响,并最终得到一般性结论。

大功率扬声器阵列互辐射作用等效电路分析

合理的利用阵元间互辐射作用,可以优化组阵设计,更好的控制波束.基于扬声器等效电路模型和Pritchard互辐射阻抗公式,对大功率扬声器三元组合阵的互辐射作用进行了研究,通过仿真得到了互辐射作用随频率和阵元间距对阵元输入电压和阵列轴向声压的影响规律,并进行了实验验证.仿真和实验结果表明,频率为谐振频率1100Hz、阵元间距为0.2m时互辐射作用对阵元输入电压和轴向声压有明显影响,频率在800~1500 Hz范围的仿真结果和实验结果符合得较好.

弯曲圆盘换能器与镜像虚源的互辐射作用

建立了弯曲圆盘换能器镜像虚源等效模型,利用脉动球源互作用原理对弯曲圆盘与其镜像虚源的互辐射作用进行理论分析,给出了互辐射阻抗及系统谐振频率的数学表达。提出了虚源互作用的低频换能器设计思想,将刚性反射板引入弯曲圆盘换能器临近辐射面的声场中,通过理论分析、有限元模拟和样机实验研究了低频换能器谐振频率与主要结构参数之间的关系。结果表明,弯曲圆盘与镜像虚源间的互辐射作用可以有效降低换能器的谐振频率,当反射板直径与弯曲圆盘辐射面直径相当时,谐振频率可降低至其自身谐振频率的50%以下;当反射板直径为弯曲圆盘辐射面直径2倍时,谐振频率可降低至37%。

短轴方向密排Ⅳ型弯张换能器阵列互辐射现象研究

为了实现小尺寸空间内换能器阵性能的提升,对Ⅳ型弯张换能器短轴方向密排布阵的形式进行了有限元分析,发现由于受到互辐射的影响,发送响应曲线会出现两个谐振峰。针对该双峰耦合现象进行分析,提出优化设计方案,并通过实际检测验证了该现象。该现象为低频换能器宽带设计提供了一种较为理想的方法和思路。根据不同项目需求,可利用同样的换能器灵活组合出不同带宽、源级性能的换能器阵,满足多方面的要求。

互辐射影响与基阵设计

本文从互辐射的影响讨论了基阵设计中的一些问题。

阵列互辐射及其控制的实验研究

利用四元线阵，进行了阵列的互辐射及其控制的实验研究，揭示了互辐射与工作频率、阵元间距及声障板的关系，测量了采用速度控制前后线阵的指向性和电声效率的变化．验证了速度控制对降低互辐射影响的有效性和可行性。

互辐射对八元平面阵的影响分析及试验

阵元间互辐射作用的存在会导致密排阵的性能变化,如谐振频率漂移、辐射功率降低等,对基阵整体性能产生不利影响。该文分析了八元平面阵的互辐射阻抗特性,通过改变互辐射阻抗来提高阵的辐射功率,并通过将互辐射作用引入指向性的算法,修正了基阵的指向性算法。在此基础上,用有限元软件仿真了基阵的指向性,并制作样机进行了试验。结果表明,工作频率越低,阵元间距越小,阵元间互辐射作用越强烈,引入互辐射作用修正的基阵指向性更接近真实情况。

发射换能器阵互辐射的有限元法分析

以特定压电换能器辐射阻抗和互辐射阻抗解析分析结果为样本,导出适用于三元"品"形阵互辐射阻抗计算公式。用有限元法在二维空间分析了单个换能器和组成"品"形阵的阻抗响应,并运用上述互辐射阻抗计算公式求出阵元间的互辐射。讨论了该方法的缺陷,并提出今后研究方向。

低频三阶超心形指向性声源设计

为提高圆周阵列主极大的指向性增益,提出基于圆周等间距六元密排阵的低频三阶超心形指向性声源,利用点源方法对其波束特性进行研究与分析,得到了指向性声源的优化方案。以具有弱互辐射效应的单边辐射弯张换能器作为圆周密排阵阵元,利用有限元方法分析了三阶超心形指向性声源的声辐射特性,相比单极子声源,其主极大方向指向性增益为8.0 dB,可达到提高增益的目的。研制了实验样机,经水池实验获得该声源的工作特性:谐振频率为0.92 kHz,对应发送电压响应级为139.0 dB,−3 dB波束宽度为56.0°,各旁瓣小于−15.0 dB。有限元计算与实测结果验证了优化方案的可行性,实现了低频三阶超心形指向性发射。

有限长圆柱壳体声辐射特性影响因素研究

以水下简支薄壳为研究对象,对外力激励下有限长圆柱壳体声辐射特性的影响因素进行了研究.考虑有限长圆柱壳体与声场之间的互耦合,并讨论它们之间的互辐射阻抗对壳体的辐射声压级和表面振动均方速度级的影响,着重分析了壳体的纵横比以及材质对圆柱壳体声辐射特性的影响.数值计算结果表明,结构与声场之间的互辐射阻抗对壳体的辐射声压级有一定的影响,但是对表面振动均方速度级的影响很小;壳体厚度对声辐射特性的影响比长度对声辐射特性的影响更为明显;材质对声辐射特性的影响是不可忽略的因素.

基于辐射阻分析的水声换能器基阵优化设计

针对互辐射阻对基阵的辐射功率的影响,计算了圆面活塞水声换能器及其基阵的辐射阻抗;分析了二元阵的互辐射阻特性,当阵元半径小于λ/2时,阵元间互辐射影响较强且呈现一定的规律性,当阵元半径大于λ/2时,阵元间互辐阻影响非常小,因此试图通过改善互辐射阻来提高辐射功率,阵元的半径应小于λ/2;在分析了二元阵、均匀线列阵和N×N均匀平面阵的互辐射阻特性基础上,对阵元半径小于λ/2的基阵布阵方式进行了优化设计,使其能获得较大的辐射功率。研究结果表明:阵元半径小于0.22λ时,密排方式最佳;阵元半径0.22λ<a<λ/2时,阵元间距为5λ/4布阵方式最佳。

组合式弯曲阵元研究

文章利用弯曲圆盘换能器的空气腔结构,将多模块设计的发射电路置于腔体中,提出了一种具有波束控制功能的组合式弯曲阵元设计方法。阵元由3个内置不同发射模块的弯曲圆盘换能器三角分布构成,水平尺寸的增大弥补了由于空气腔增高带来的垂直指向性,同时在互辐射效应作用下,拓展了发射带宽。试制的直径200 mm、谐振频率3.0 kHz组合式弯曲阵元,全空间无指向性,-3 dB响应带宽可达650 Hz,发送电压响应最大143.5 dB。

非互易热辐射研究综述

非互易热辐射是一种突破传统基尔霍夫定律对称互易性的辐射传热新方式,它打破了物体光谱定向发射率与光谱定向吸收率必须相等的限制,实现了辐射器光谱、角度发射率和吸收率在时间和空间上的独立控制。本文综述了非互易热辐射在理论计算、实验验证和应用方面的研究进展,从基尔霍夫定律与洛伦兹互易性之间的内在联系出发,阐述了非互易热辐射产生的必要条件,以磁光材料In As和外尔半金属两种典型材料为例探讨了如何构建非对称结构和利用外部场调控,产生多波段、多角度的非互易热辐射,并应用于太阳能电池、热光伏系统等领域,成功突破了热辐射的黑体极限并在理论上达到朗斯堡极限,提升了能源的转换效率。未来非互易热辐射有望为能源有效利用和节能减排提供有力的支持,推动前沿材料研究和技术创新,为可持续发展注入新的动力和活力。

Janus-Helmholtz水声换能器理论问题研究

为了解决Janus-Helmholtz水声换能器研究中的理论问题,通过互辐射模型时的Janus-Helmholtz水声换能器等效电路,分析了Janus换能器纵振动谐振频率在水中升高的原因;通过对Janus换能器纵振动和液腔振动的相频曲线的分析,得出了Janus-Helmholtz水声换能器宽带发射的机理,研究了腔体弹性对Helmholtz声学性能的影响规律。设计了工作频段为1~3 k Hz的Janus-Helmholtz换能器试验样机,样机的测试结果表明其振动及声学特性与理论研究结果相符。

考虑振动模态耦合的结构声振特性

为掌握结构辐射噪声控制机理,通过辐射阻抗计算方法的改进,给出声学特征量解析解,结合简支板案例研究振动模态耦合项对结构声辐射特性的影响,给出噪声水平与结构振动时空分布的关系、以及改变振动时空分布的基本原则和方法。