考虑四极子声源的高速磁浮列车气动噪声数值模拟方法

随着列车速度的提高,四极子声源对列车气动噪声的贡献增大,高速磁浮列车的运行速度达到600 km/h时,有必要考虑四极子声源对高速磁浮列车气动噪声的影响.为此,本文建立考虑四极子声源的高速磁浮列车气动噪声数值模拟方法,对高速磁浮列车流线型尾部、头部区域的积分面进行局部外推,探索流线型尾部、头部区域的四极子声源对高速磁浮列车气动噪声的影响.研究发现:高速磁浮列车的尾涡会穿过下游的积分面,流线型尾部区域不能采用全封闭积分面,否则会产生非常大的伪声;流线型尾部区域的积分面需要较多地向尾涡区延伸,并去除尾涡穿过的区域;高速磁浮列车流线型头部区域四极子声源的贡献很小,流线型头部区域的积分面可以取为流线型头型表面;在600 km/h下,高速磁浮列车四极子声源引起的气动噪声能量占比达到42%.

400 km/h高速列车受电弓多极子声源气动噪声特性研究

随着高速列车的运行速度不断增加,其产生的气动噪声呈现明显多声源特征,高速运动效应显著,四极子声源比例增加,对列车远场噪声的影响不容忽视。根据混合CAA方法,基于涡声理论和Lighthill声比拟方法,分析400 km/h受电弓结构周围流场与气动噪声、远场声传播特性,研究四极子声源对其声辐射的影响。结果表明:受电弓结构高速运动在近壁面产生的复杂涡运动是主要气动噪声源,涡结构主要集中在头部、底架和绝缘子处。受电弓高速运动产生的高湍流区域主要发生在主杆附近,导致体四极子声源加强,该区域部件表面流动分离,产生较强的湍流。四极子声源最大强度约为偶极子声源的0.4倍,其声场能量转化效率比偶极子声源低。受电弓近场最大总声压级为136 dB,远场声辐射沿不同方向的主频位于同一频带,频谱整体呈现多峰特征。400 km/h高速列车受电弓产生的气动噪声中,四极子声源能量占比达到38.3%。

一种新型双振子声子晶体带隙特性研究

为获得较宽频率范围弹性波耗散性能,并有效控制减振降噪频率带宽,提出一种新型双振子声子晶体结构,研究其能带和传输特性,并利用COMSOL Multiphysics软件计算该声子晶体结构起始频率、截止频率以及相应的振动模态,分析该结构带隙形成机理,以及散射体密度和尺寸对该声子晶体带隙的影响规律。研究表明:双振子声子晶体结构带隙打开是基体中长波行波与振子的谐振相互耦合作用产生的结果。研究结果可为工业装备的噪声与振动控制提供一种新方法。

基于软地层随钻多极子声源传播特性的数值研究

基于软地层测量横波的难题,数值考察了软地层随钻测井多极子波的频散特性及声全波波形,对比分析了电缆和随钻多极子声波测井。研究结果表明,随钻测井环境下,单极和偶极声源激发幅度很强的钻铤模式波严重干扰地层纵波或横波的测量;而四极子声源低频时只激发地层模式的四极子波,且截止频率附近以地层横波速度传播。因此,四极子声源最适合于随钻测井的地层横波速度测量。

量子声学及其应用

量子声学是声学的一个前沿和刚刚活跃起来的分支 ,是继电子学、光子学之后发展迅速的一门新学科 .本文就量子声学的诞生、定义和所涉及的内容进行了讨论 ,较为系统地介绍了与量子声学有关的理论、材料、器件和应用进展 .

发动机子声源隔声识别法的研究及应用

以发动机的齿轮室盖为子声源识别的研究实例,在一定的边界条件下,分离出其结构噪声中的结构透射噪声和结构传递噪声,得到了样机齿轮室盖结构透射噪声是主要噪声源的结论,进而通过对其结构透射噪声的控制,达到了整机噪声控制1.4 dB(A)的预期效果。该方法也对隔声/隔振降噪提供了一定的理论基础。

基于关联速度的FW-H积分四极子声源修正模型

FW-H积分中的四极子声源项常在远场噪声的计算中引起虚假声源问题。这类虚假声源是由于计算四极子声源的积分域不能包含全部声源区域,Lighthill应力张量穿过四极子声源的积分域边界引起的。本文在频域方法的框架下改进了四极子声源项的修正模型,用于修正Lighthill应力张量穿过积分域边界引起的误差。该模型基于泰勒冻结流假设,利用关联函数计算Lighthill应力张量的对流速度。与常用的均匀来流对流速度相比,本文提出的模型考虑了对流速度的空间非均匀性,改善了非均匀流动区域FW-H积分面对远场噪声的影响。二维对流涡和圆柱绕流的远场噪声验证了本文模型的有效性。

并联双振子声子晶体梁结构带隙特性研究

为使声子晶体结构实现范围更宽的多带隙特性,基于单振子型声子晶体结构弯曲振动带隙频率范围窄的局限,提出了一种双侧振子布置形式的局域共振声子晶体梁结构,并基于传递矩阵法和有限元法对其进行了无限周期和有限周期的带隙计算,分析了双带隙配合减振的特性;试制了声子晶体梁样件并进行传递特性试验,通过仿真计算与试验结果的对比,验证了有限元法对有限周期结构带隙预测的准确性和有效性;最后基于有限元方法探讨了周期数和晶格常数对双振子梁带隙特性的影响。为并联式双振子声子晶体结构的工程应用提供了理论依据和工程参考。

基于四极子声源的轮胎管腔共振噪声研究

基于流固耦合仿真,应用计算气动声学方法对轮胎管腔共振噪声进行研究。滚动轮胎引起周围流体微粒间的相互作用被视为分散的四极子声源,基于Lighthill理论进一步求解并分析近场噪声和声学特性。通过对比接地前端、接地后端和胎侧位置声源的声辐射结果和频谱特性,验证了轮胎管腔共振噪声的产生机理。

声子色散对量子点中弱耦合磁极化子声子平均数的影响

利用线性组合算符和幺正变换相结合的方法,研究了声子色散对抛物量子点中弱耦合磁极化子电子周围光学声子平均数的影响.计及纵光学(LO)声子色散,在抛物近似下导出了基态能量与量子点有效受限长度、声子色散系数、回旋共振频率以及电子-声子耦合常数之间的关系,电子周围光学声子平均数与声子色散系数以及电子-声子耦合常数的关系.数值计算结果表明在弱耦合情况下抛物量子点中磁极化子的基态能量随声子色散系数的增大而减小;电子周围光学声子平均数随声子色散系数增大而增大,随电子-声子耦合常数的增大而增大.

复式类正方格子声子晶体薄板的带隙研究

将一种复式类正方格子引入声子晶体薄板,其基元包含5个圆形散射体。利用平面波展开法研究了其纵向振动带隙结构,发现通过改变基元内不同位置处散射体的半径比及填充率,可以调节声子晶体带隙的宽度和位置。通过与相同填充率下的正方格子和Bathroom格子对比发现,复式类正方格子在合适的半径比之下可以获得更宽的带隙。

非对称量子点中磁极化子声子平均数的温度特性

采用Huybrechts线性组合算符法和Lee-Low-Pines(LLP)幺正变换法,研究了非对称抛物量子点内弱耦合磁极化子的振动频率和声子平均数的温度依赖性。数值计算结果表明,非对称量子点中弱耦合磁极化子的振动频率随量子点的横向受限强度、纵向受限强度和外磁场回旋频率的增加而增大,弱耦合磁极化子的声子平均数随电子-声子耦合强度的增加而增大,随温度的升高而减小。

类正方阿基米德格子声子晶体带隙稳定性实验研究

基于平面波展开法和超声浸水透射技术,理论和实验研究了二维(32.4.3.4)格子钢/水声子晶体带隙性质。与正方晶格钢/水声子晶体相比,类正方(32.4.3.4)格子能够打开高频带隙,并进一步讨论了第一布里渊区Γ-X、Γ-M方向层厚和方向带隙稳定性关系,这为设计有限尺寸隔声材料提供依据。结果表明:带隙的频率范围和理论计算很好吻合。

类正方阿基米德格子声子晶体的声学能带结构特性

利用平面波展开法计算了类正方阿基米德格子水/水银声子晶体能带结构。结果表明:与正方晶格水/水银声子晶体对比,单胞含有4个"原子"类正方阿基米德格子声子晶体存在各向同性带隙和高频带隙;在低频范围内,讨论归一化半径对类正方阿基米德格子和正方晶格水/水银声子晶体带隙相对宽度的影响,并比较它们带隙相对宽度,选择合适归一化半径值,这些类型声子晶体能够得到最宽的带隙。

极性晶体中磁极化子声子色散效应

利用线性组合算符和幺正变换相结合的方法,研究了声子色散对极性晶体中磁极化子性质的影响。计及纵光学(LO)声子色散,在抛物近似下导出了极性晶体中磁极化子基态能量、自陷能和基态Landau能随声子色散系数、回旋共振频率和电子-纵光学声子耦合强度的变化关系。数值计算结果表明基态能量随声子色散系数、电子-纵光学声子耦合强度的增大而减小。自陷能随声子色散系数和电子-纵光学声子耦合强度的增大而增大。基态Landau能随电子-纵光学声子耦合强度的增大先增大到最大值后又减小,随声子色散系数的增大而增大。

抛物量子点中弱耦合极化子声子色散效应

利用线性组合算符和幺正变换相结合的方法,研究了声子色散对抛物量子点中弱耦合极化子性质的影响。计及体纵光学(LO)声子抛物色散,导出了量子点中极化子的基态能量和自陷能随量子点有效受限长度、电子-纵光学声子耦合常数和声子色散系数的变化关系。数值计算结果表明基态能量随声子色散系数的增大而减小,而自陷能随声子色散系数的增大而增大。

库仑场对非对称量子点中强耦合极化子声子平均数的影响

采用线性组合算符和幺正变换方法研究库仑场对非对称量子点中强耦合极化子振动频率和声子平均数的影响。导出量子点中强耦合束缚极化子振动频率和声子平均数随量子点的横向和纵向有效受限长度,库仑束缚势和电子-声子耦合强度的变化关系。数值计算结果表明:非对称量子点中强耦合束缚极化子的振动频率和声子平均数随量子点的横向和纵向有效受限长度的减小而迅速增大。随库仑束缚势和电子-声子耦合强度的增加而增大。

二维类正方阿基米德格子声子晶体弹性剪切波能带结构研究

利用平面波展开法研究了二维类正方阿基米德格子(ladybug和bathroom)铝/环氧树脂声子晶体弹性剪切波能带结构。与正方晶格相比,ladybug和bathroom格子都存在高频带隙,而且bathroom格子带隙较宽;ladybug格子有两个各向同性带隙;在相同r0/a(散射体半径与其相邻中心距离比)情况下,分析了ladybug、bathroom格子和正方晶格声子晶体r0/a的变化对带隙相对宽度的影响,表明类正方阿基米德格子比正方晶格更容易获得带隙。

电子声子相互作用对Graphene能带的修正

研究了电子声子相互作用对Graphene电子能带的影响,把电子和LO光频声子相互作用当作微扰,用微扰论方法计算了电子声子相互作用对电子能带的修正.计算结果表明,在费米面附近,Graphene电子能带下移,电子费米速度下降.计算结果和实验测量基本符合.

三角量子阱中弱耦合极化子声子平均数研究

在三角量子阱中,考虑电子和光学声子的弱耦合,用线性组合算符和幺正变换相结合的方法,导出了三角量子阱中弱耦合极化子的声子平均数表达式,发现了电-声子耦合系数和声子平均数的线性关系.结果表明电声子耦合强度对声子平均数的影响不可忽略,以半导体弱耦合材料为例讨论了两者之间明确的比例性,此结果在实际研究中有一定的指导意义.