非均匀软组织声散射模型的研究概况

本文综述了非均匀软组织声散射模型的研究概况及其在超声组织定征中的应用。将声散射模型进行了系统的分类介绍。

多重随机声散射模型及计算机仿真

声波在室内的传播过程是很复杂的，尤其是当室内有许多家具和机器设备时。要经历由上述物体引起的多重散射过程。本文提出的多重随机声散射模型及相应的计算机仿真程序，较全面地描述了声波在室内的复杂散射、反射与吸收，与实测结果相比较，具有良好的精度，能较为精确地预测声能在空间的分布，可用于厂房、办公室等的噪声控制，在室内音质设计实践中也具有广泛的应用前景。

声散射模型在鱼类目标强度和种类识别研究中的应用及其进展

渔业资源声学评估技术是水产学科的重要研究内容之一,已成为渔业生物资源量估算的重要手段,其中鱼体声散射模型的建立是核心技术。为此,本文概括论述了渔业资源声学评估技术,梳理了基准和非基准两大类别的10种常见声散射模型的理论基础和适用范围,重点回顾了声散射模型在单体鱼及鱼群目标强度研究中的应用现状,总结了鱼种分类识别研究中声散射模型的应用。在今后的研究中,应通过鱼群声散射建模、理论分析、计算机仿真、实测数据验证相结合的研究方式,可在宽频探鱼声呐获取鱼群信息的基础上,构建更加精确、完善的声学评估技术,为合理估算及开发渔业资源提供可靠的研究手段。

非均匀软组织声散射的理论模型

根据非均匀软组织的结构特点，在声散射基本理论的基础上，利用非均匀介质中的波动方程以及Ｇａｕｓｓ定理和ＨｅｌｍｈｏｌｔｚＨｕｙｇｅｎｓ积分方程，推导出了软组织声散射的理论模型．

舰船尾流中气泡的主动声反射/散射模型

用声反射和折射定理分析气泡与水的分界面处入射声波的反射与折射作用,振动类比电路和气泡的多阶谐振公式分析气泡的声散射作用,建立尾流中气泡的主动声特性模型。通过分析尾流中气泡的主动声反射/散射模型,为后续的多个气泡及尾流的主动声反射/散射模型奠定基础。

基于纯声子散射模型的纳米薄膜热传导分析

起粘结作用的薄膜结构厚度达到纳米尺度时,应用由微尺度观点建立的非傅立叶热传导模型分析其性能。文章采用纯声子散射模型分析绝缘薄膜结构的温度场和热应力,并与用在宏观尺度下的傅立叶热传导模型所得结果进行比较,同时研究绝缘薄膜结构热物理性能参数对温度场和热应力的影响。研究表明:采用纯声子散射模型分析结果与傅立叶热传导模型所得结果有明显区别,绝缘薄膜结构热物理性能参数对温度场和热应力也有显著影响。

基于纯声子散射模型的梯度阻热涂层热力分析

梯度阻热涂层(由不同混合比的阻热涂层和底层材料组成)可以降低阻热涂层(陶瓷)材料和底层(金属)材料之间因热失配而产生的热应力.结合纯声子散射模型(用于梯度阻热涂层)与傅里叶热传导模型(用于底层),用数值方法求解梯度阻热涂层的温度场和应力场,研究了阻热涂层参数(松弛时间、声子速度)梯度分布对温度场的影响以及阻热涂层力学性能(弹性模量、热膨胀系数)梯度分布对热应力的影响.结果表明:阻热涂层参数梯度分布能明显减小梯度阻热涂层的温度梯度;阻热涂层力学性能梯度分布能降低梯度阻热涂层的热应力,其中热膨胀系数梯度分布的影响明显大于弹性模量梯度分布的影响.

水下涡流场前向声散射特性分析

研究水下涡声散射特性,在目标探测和流场声成像领域具有重要意义。针对水下低马赫数涡流场前向声散射建立了数值计算方法,探究了其形态函数和指向性。首先,基于摄动声学理论给出了考虑流声耦合作用的涡声散射模型,采用时域有限差分结合完美匹配层构建了数值求解方法;随后,在算法验证的基础上,预报分析了高斯涡涡核尺寸在1~10 m,同时入射平面波无量纲波数在1~10范围内,涡流场强度对前向声散射特性的影响。结果表明,低马赫数下,声散射场具有对称性,且有明显的主瓣和指向性。其前向散射形态函数随入射波波数、涡核尺寸、涡流场强度增加而增大;主瓣方位角随波数增加而趋近入射波传播方向。

基于双基地模型的鱼雷自噪声仿真预报

鱼雷自噪声直接影响了自导系统的有效探测距离和定向精度,而在水下航行时螺旋桨辐射噪声是其自噪声的主要声源。本文针对螺旋桨噪声在海洋中经散射产生的自噪声,提出了一种基于声散射模型的理论研究方法,推导自噪声平均强度。仿真分析体积、海面散射及鱼雷散射自噪声强度随螺旋桨噪声形成的辐射噪声、声吸收系数、散射系数、航深等参数的变化关系。考虑雷长,分析其影响,建立精确的理论模型。仿真结果表明,变化规律与客观事实和经验数据吻合,表明了该模型的正确性和有效性,为鱼雷自噪声预报提供了新的途径。

基于声散射的鱼雷自噪声场空间特性

基于螺旋桨噪声经声散射形成的自噪声理论模型,利用散射点回波原理,采用散射元时间信号叠加模型进行研究,给出在一定海面和海底反射系数、介质声吸收系数的条件下自噪声场相关系数与接收阵元间距的理论公式,并进行水平横向、水平纵向、垂直方向接收阵列的计算机仿真,从理论上分析散射自噪声场的空间特性。该理论研究为鱼雷自噪声的研究与半实物仿真提供了科学依据和有利支撑。

飞机起落架气动噪声的数值计算改进方法

在飞机着陆过程中,起落架已成为飞机的主要噪声源。因此,对起落架气动噪声进行研究,并建立其数值计算方法是从总体上降低飞机噪声的主要途径之一。在已提出的基于试验数据的飞机起落架气动噪声数值计算方法基础上,提出一类改进方法。该方法除保持原有方法计算效率高、指向性计算正确的优点外,还进行了如下改进:首先,通过对小部件进行建模,实现了高频噪声的计算。其次,建立了起落架气动噪声散射模型,并对机轮与声源距离,机轮与接收点距离以及机轮直径对散射系数的影响进行了详细分析。最终通过对波音737主起落架全尺寸简化模型气动噪声进行计算,并与试验结果进行对比验证了该方法的正确性。

有限元/边界元耦合方法在海洋生物目标强度特性研究的应用

目标强度特性是海洋生物声学识别与资源量评估的重要依据,其中,基于近似几何体和声阻抗特性的理论模型法是研究海洋生物目标强度的重要手段。由于对几何形态近似处理以及数值求解方法的限制,传统理论模型对声波频率、入射方位以及目标声阻抗、形态尺寸等均有各自不同的适用范围,单一模型难以满足不同种类或同一种类但不同尺寸海洋生物的目标强度求解。该文尝试将逐渐见诸应用的有限元/边界元耦合方法用于海洋生物目标强度特性研究,分别以球形生物、纺锤形鱼类尾明角灯鱼(Ceratoscopelus warmingii)和细长形浮游动物南极大磷虾(Euphausia superba)为例进行仿真计算,并与相适应的经典理论模型进行对比分析。结果表明,对于球形生物,有限元/边界元耦合方法与解析模型的目标强度频响曲线完全吻合;对于纺锤形鱼类,有限元/边界元耦合方法可有效弥补基于模态级数解的形变圆柱体模型在中低频和两端入射时的准确性问题;对于细长形浮游动物,有限元/边界元耦合方法与畸变波玻恩近似模型高度吻合。综上,有限元/边界元耦合方法对多种海洋生物目标强度求解均具有较好的适用性,未来有待进一步结合实验测定进行验证。

声子散射下碳纳米管场效应管建模方法研究

声子散射对碳纳米管场效应管(carbon nanotube field effect transistor,CNTFET)的特性有着不可忽略的影响.传统研究方法基于弹道输运模型来分析发生声子散射时各参数对器件特性的影响,进而建立CNTFET声子散射模型.为了降低模型复杂度,提高仿真计算的速度,本文深入研究了CNTFET的声子散射影响,对手性、温度和能量三个参数的变化进行了仿真,分析了参数对器件特性的影响.采用线性近似拟合的方式建立了一种新的CNTFET声子散射模型.通过分析散射下电流的变化,验证了该模型的正确性和有效性.与半经典散射模型相比,该模型由于不需要进行积分计算,计算过程较为简单,降低了运算量.

三层一维非金属薄膜材料热传导效应的研究

从声子散射模型出发,用拉普拉斯变换法得到三层一维非金属薄膜在简谐温度边界条件下温度响应的解。通过算例分析,讨论了在微尺度条件下非金属薄膜的热响应特征。计算表明,热响应温度和热传播速度随特征参数E的变化而变化。在薄膜中不同位置处,当E<0.1时,波动特性明显,最高响应温度在波的传播方向上先减小后增大;当E>0.1时,最高响应温度持续减小。当E取较大值时,热传播速度也较大,达到最大响应温度的热响应时间几乎相同。而在薄膜后表面,热传播速度随E的增大而增大。另外,当E<0.25,最大热扰动响应温度随E的增大而减小;当E>0.25时,最大热扰动响应温度随E的增大而增大。