基于DDS叠加波的双频超声法测量管内煤粉参数

基于声散射理论,考虑煤粉不规则度对声衰减的影响,通过数值模拟分析不同物性参数的影响,得出声衰减系数随煤粉体积分数和粒度的变化关系。设计中心频率分别为40、200 kHz的一体式超声波探针,使用叠加猝发波作为信号激励源以简化实验装置。在某电厂煤粉管道开展不同深度测点的实时在线测量,进行时长1 h的连续测量实验,同步测得煤粉平均体积分数约0.11%和平均粒径约35μm。该方法能够实时在线测量管内煤粉的体积分数和粒度,有效改善磨煤机工况和提高锅炉燃烧器效率。

三维周期有砟轨道结构弹性波传播特性及波叠加法试验验证

为探究高速铁路有砟轨道结构中的弹性波波动行为,基于周期结构理论,采用广义平面波展开法,建立包含道砟在内的三维周期有砟轨道结构模型。然后,进行波叠加法的推导,从试验的角度反演弹性波的传播规律,验证三维轨道模型的正确性。在此基础上,计算并分析结构的能带分布以及道砟结构参数对轨道结构弹性波传播的影响。结果表明:广义平面波解析法与波叠加试验方法得到的能带分布结果基本吻合,所采用的方法正确可靠;三维有砟轨道低频阶段存在0~62,63~138,160~169和181~224 Hz共4个局域共振带隙;道砟对轨道结构频散特性的影响主要集中在低频阶段,提高道砟剪切刚度会增强结构在带隙频段内的衰减能力,剪切刚度从50 kN·mm^(-1)增至90 kN·mm^(-1),频带隙的总宽度则从180 Hz减至170 Hz,带隙宽度减小率不断提高;道砟参振质量主要影响2阶、4阶带隙的宽度,单个道砟参振质量考虑为500 kg时低频带隙宽度最大,对振动的衰减量也最大,而当它从500 kg增至800 kg时低频带隙总宽度则减小8.9 Hz。

基于统计波叠加法的流激平板声辐射数值算法研究

结构流激噪声是一个多场耦合的复杂问题,以平板流激噪声为例,提出一种预报流激结构噪声的统计波叠加方法,该方法首先利用有限元耦合波叠加方法获取系统传递函数矩阵,并参考随机声振理论半经验公式构建湍流脉动压力激励谱矩阵以获得流激噪声。该研究给出了预报平板流激噪声的详细流程,通过与统计有限元法以及统计边界元法等传统理论计算结果进行比对,指出了该算法的准确性和高效性,最后给出了影响统计波叠加法计算精度的关键参数。该研究成果为结构振动噪声控制提供了预报方法和技术支撑。

基于遗传算法的动态优化波叠加噪声源识别方法

针对现有声全息以及波束形成等方法中重建声场的虚假声源问题,提出一种利用遗传算法搜索声源位置的波叠加噪声源识别方法。该方法通过传声器阵列测量声音信号,基于时间延迟算法进行声源面的声压预估;选取预估声压峰值点作为等效源的初始位置;根据初始识别结果确定声源位置搜索的三维空间范围,以重建传声器声压误差函数作为位置评价指标,利用遗传算法动态地优化等效声源的空间位置,并实现声场的波叠加重构。对该方法进行仿真试验,得到的识别结果中旁瓣引起的虚假声源强度下降到真实声源的10%以下。试验结果表明利用该技术重建声场时,与传统的全息和阵列技术相比,可以有效消除虚假声源以及旁瓣效应,与静态波叠加方法相比,可以取得准确的声源位置和重建声压值。

自由场波叠加噪声源识别的仿真研究

提出了一种基于波叠加的噪声源识别方法,并通过仿真验证了在自由场条件下该方法的正确性。根据波叠加的原理,声源产生的空间声场可以用其内部的一系列虚源点来等效代替,而虚源源强可以通过匹配场点的声压来求得,进而由这些虚源重构任意场点的各种声学量。由于噪声源识别问题对测量误差非常敏感,采用了Tikhonov方法进行正则化滤波。通过两个典型的仿真算例,研究了其定位精度与分辨率精度,取得了良好的效果,表明该方法可以在自由场条件下对任意形状物体进行噪声源识别。

半自由场波叠加噪声源识别方法研究

提出了一种适合半自由场条件下进行噪声源识别的方法,通过仿真和实验验证了半自由场波叠加噪声源识别方法的正确性。根据波叠加方法的原理,声源产生的空间声场可以用其内部的一系列虚源点来等效代替,而虚源源强可以通过匹配场点的声压来获得,进而由这些虚源重建任意场点的各种声学量。通过阵列获取声压场,结果表示成声压等值线图、三维视图或声强矢量图,便于直观地判别出声源的位置、大小和传播路径。半自由场波叠加噪声源识别方法可以在半自由场条件下对任意形状物体进行噪声源识别。

基于波叠加的噪声源识别方法

将波叠加方法引入了噪声源识别领域,结合基于传声器阵列的测量技术和可视化的结果表示方法,提出了一种新的噪声源识别方法,并通过仿真和实验验证了该方法的正确性.根据波叠加方法的原理,声源产生的空间声场可以用其内部的一系列虚源点来等效代替,而虚源源强可以通过匹配场点的声压来获得,进而由这些虚源重构任意场点的各种声学量.声压可通过阵列测量技术获得,计算结果可显示成等高线图、矢量图或动画,便于直观地判别出声源的位置、大小、传播路径.仿真和实验都取得了良好的分辨效果,表明该方法可对任意形状物体进行噪声源识别.

机械噪声故障特征提取的波叠加法

建立了机械故障特征提取的声学理论模型,使用了波叠加法重建源表面为任意形状的空间声压场分布,计算出未知声源的数目与位置。提出的算法计算速度快、重建精度高,能够消除临近机器或部件辐射噪声的干扰,从较小的信噪比的观测信号中分离待监测源信号功率谱,有效提取了机械噪声故障特征。

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。

基于混合波叠加法的声源识别理论与试验研究

波叠加法作为噪声源识别的一种技术,克服了基于边界元法的声全息中的奇异值积分和解的非唯一性难题,但在测量面上要求足够多的传声器数目以满足重建精度,这样导致测量成本高、工作耗时且也不利实际实施。针对波叠加法的此缺点,提出将波叠加法和HELS方法相结合的方法,此法是基于Helmholtz方程最小二乘法,用相对少量的测点数据获得包围源的最小球面上或之外的任意一假想球面上的声压数据,然后将这些数据作为输入,计算出辐射体内混合内域虚源强的强度值,通过解离散波叠加的方程,重建出在重建面上离散点的声压值。达到用相对少量的测点数据重建表面为任意形状的振源辐射声压的目的。数值仿真与试验结果表明:它具有计算速度快、重建精度高、测量成本低和容易实施等优点,可以精确地识别和定位机械噪声源,在工程实践中具有广泛的应用前景。

基于复数矢径的波叠加法解声辐射问题

利用波叠加法与结构动力分析中的相似性 ,提出了一种在波叠加法中克服解非唯一的通用方法 ,即在虚拟源强系统中加入一定的虚拟阻尼从而能获得全波数域内的唯一解 ,并以此为基础提出了一种新的加入虚拟阻尼的方法———复数矢径波叠加法 .文中给出了脉动球和摆动球两个数值算例 ,计算结果表明 :本文方法不仅能有效解决数值求解过程中解非唯一的问题 ,且计算时间只与标准波叠加法相当 ,计算精度却比同类方法高 .

基于波叠加与统计最优近场声全息的单面声场分离技术

基于空间声场变换的近场声全息以及统计最优近场声全息要求全息面一侧的声场必须为自由声场。为克服应用上的局限性,提出一种波叠加方法和统计最优近场声全息相结合的方法。针对现有双全息面声场分离技术需在两个全息面上进行声压测量,效率较低的问题,采用波叠加算法根据全息面上声压重构出某个重建面上的声压,利用全息面和重建面的声压数据用统计最优近场声全息技术分离出全息面某一侧声源在全息面上单独产生的声学量,以更少的测点数在全息面两侧都存在声源情况下实现空间声场分离。实验和数值仿真验证该方法的有效性和可行性。

波叠加联合波束形成的局部声场重建技术研究

传统近场声全息是以快速傅里叶变换为基础的,在有限测量孔径条件下将产生窗效应和卷绕误差,因此一定程度上制约了其在工程上的应用。基于此,提出了一种基于波叠加联合波束形成的局部声场重建技术。首先利用波束形成对传声器阵列采集的声场信息进行分析计算,获得声源的具体位置;然后在该位置配置等效源,并利用迭代算法对局部声场的数据扩展;最后应用扩展后获得的声场数据进行重构。该技术只需要少量的传声器就可以方便快速的实现声场重建。在半消声室内采用两个音箱模拟声源进行研究,实验结果表明:在小测量孔径下该方法可以准确的重构外部声场,拓宽了近场声全息在工程中的应用范围。

波叠加法在机械噪声故障特征提取中的应用研究

声学故障诊断中,测量到的噪声信号是现场所有声信号的混合。为提取待诊设备噪声故障特征,建立机器系统的多声源宽带相关混合声场模型,使用波叠加法重建源表面为任意形状的空间声压场分布,计算出未知声源的数目与位置。提出的算法具有计算速度快、重建精度高,能够消除其他噪声源信号的干扰,从较小的信噪比的观测信号中分离待监测源信号的功率谱,有效提取机械噪声故障特征。实验结果验证模型与算法的可行性。

基于波叠加法高速列车单车通过隧道诱发压力波计算方法

通过分析列车通过隧道过程中压力波的产生机理,并根据近年来国外学者提出的基于经验计算特征波的简单隧道内压力波计算方法,得出了隧道内和列车上任意时刻压力可以看作是多个特征波的叠加的结论,把压力波的计算问题就转化为特征波的叠加问题,建立了隧道压力波的波叠加计算方法。计算与国外实车试验结果吻合良好,通过与试验数据和特征线法计算结果的对比,证明了本文所建的叠加法计算压力波的方法的正确性和可行性。随后研究了阻塞比、车速和隧道长度的影响特性,验证了本文所建方法具有良好的预测结果。

波叠加法在结构辐射声功率计算中的应用

描述了用波叠加法来计算任意形状辐射体的辐射声功率的方法。该方法在给定辐射体表面的振动速度后就可求解辐射源的强度,进而求解辐射体表面声功率。文中以脉动球源的辐射问题为列,讨论了波叠加法在应用过程中对单元、节点数目以及单元形状的敏感性。通过将该方法计算结果与解析结果进行对比表明,运用此方法在保证较高精度的前提下能明显减少计算所需的单元节点数,从而节省时间提高计算效率。

基于波叠加法的非共形近场声全息波函数的构造与选择

在传统波叠加法的近场声全息算法中通常采用单层势或双层势波函数作为积分核函数,这类波函数在全息面与等效源面非共形的情况下极易导致系统矩阵的线性相关性增强和病态加重。以往研究多侧重对病态矩阵的正则化处理,以求获得更好的计算结果。从理论上分析了传统单层势或双层势波函数导致系统产生病态的原因,进而通过对格林函数的各阶求导构造出了系列具有较强指向性的射线波函数。利用该系列射线波函数替换传统波叠加法中的单层势或双层势波函数,可以使所形成的系统矩阵呈现主对角占优且近似对称的良态形式,从而可获得更精确、更稳定的计算结果。对脉动球源、振动球源以及可叠加为任意声源外声场的一般球源进行了数值仿真。研究表明:采用高阶波函数叠加法在传统波叠加法的系统矩阵已病态且不使用Tikhonov正则化就无法获得满意计算结果的情况下,能明显降低系统矩阵的条件数,使系统矩阵良态化。因而从这个意义上说,该方法也是一种可提高重建稳定性的正则化手段。同时发现,无论是传统的单层势和双层势波函数,还是射线波函数都各有其适用范围和优缺点,因此在实际使用中应根据不同的情况选择不同的波函数以提高计算稳定性和计算效率。

基于波叠加法的声辐射阻计算研究

机械结构的声辐射功率直接表征了结构向外辐射的声能量,而结构表面声辐射阻则反映了该结构向外辐射声能量的能力。文章基于波叠加法,研究声场的声压、源强度和表面法向振动速度之间的关系,推导了结构声辐射阻矩阵。针对典型的声学结构,计算了其表面辐射阻。根据声辐射阻定义,设计了声辐射阻的测量装置,通过实验验证了理论计算方法的正确性。且对一般复杂结构,研究了结构声反射及共振对声辐射阻的影响。

采用球面波叠加法还原自由声场的方法

为解决非自由声场中近场声全息重建时,干扰声在目标声源表面产生的散射影响,提出一种基于球面波叠加法的自由场还原技术。该技术首先采用基于球面波叠加法的声场分离技术获得向内和向外传播的声场,然后以目标声源的表面导纳作为边界条件,实现目标声源辐射声和散射声的分离,从而获得等效于自由声场的测量条件。该技术为准确实现非自由声场中的噪声源识别创造了条件。文中首先详细描述了该技术的基本原理,并提出一种最优球面波展开项数选取方法,最后通过数值仿真说明了该技术的有效性。结果表明:在频率较低时,散射声影响较小,采用声场分离技术和自由场还原技术效果相当;但随着频率升高,散射声影响逐步增强,必须采用自由场还原技术才能准确获得目标声源辐射声。

机械噪声源识别的混合波叠加法

提出了一种稳健声场的全息变换算法———混合波叠加法,它结合了波叠加法和Helm-holtz方程最小二乘(HELS)方法的优点,用相对少量的测点数据就可重建任意形状源表面的声场。在半消声室里,运用29个传声器组成的“+”字形平面传声器阵列,对一运转的电机进行噪声源识别,得到声源的空间声压场分布及声源位置,显示出混合波叠加法在工程实践中广泛的应用前景。