椭球反射罩聚焦特性实验研究

曲面障板反射是水声工程中汇聚声波能量、提高传播距离的有效方法之一,而椭球反射罩的聚能效果最为明显。文章分析了椭球反射罩的聚焦原理,建立了基于水下等离子体声源和椭球反射罩的聚焦声场产生和实验系统;开展了椭球反射罩聚焦声场实验研究,从声轴和焦平面2个方向研究了声脉冲波形、峰值压力与声场位置之间的关系,得出了椭球反射罩聚焦声场的分布特性,量化评价了椭球反射罩的聚焦特性。实验结果表明,椭球反射罩聚焦增益大于20 dB,第2焦点处的峰值压力约23 MPa,声压级达267 dB。

椭球反射罩在冲击波载荷下的动力学分析

曲面障板反射是水声工程中汇聚声波能量、提高声波传播距离的有效方法,而曲面障板的动力学特性是定向辐射性能的决定因素之一。根据线性声学理论反演推算了椭球反射面的冲击波载荷,从瞬态动力学分析角度建立了椭球反射罩动力学模型,利用有限元分析方法研究了椭球反射罩在冲击波作用下的动力学响应,计算了椭球反射罩在确定作用距离与作用效果下的应力分布和变形,仿真了整个冲击波响应的位移历程,并深入分析了这些动力学特性对椭球反射罩的结构强度、聚焦效果、反射效率等性能的影响,可指导椭球反射罩的最优化设计。

基于水下脉冲放电的冲击波聚焦实验研究

冲击波的聚焦可以在聚焦区域形成局部较高的压力。基于能产生较强冲击波的水中脉冲放电声源和具有会聚作用的旋转椭球面反射罩建立了水下冲击波聚焦系统,开展了水下冲击波聚焦的实验研究,分析了水下冲击波的聚焦过程。对压力历史、轴线上的压力分布及峰值压力进行了分析,研究了旋转椭球面反射罩的聚焦特性。实验发现聚焦区域会产生负压,并导致局部空化。基于冲击动力学理论对这一现象进行了分析。实验结果表明,水下冲击波聚焦系统具有显著的聚焦效果。