组合圆形活塞声源远场指向特性的仿真研究

依据本文构造的组合圆形活塞声源,导出了该声源远场指向性公式,并对其正确性和有效性进行了仿真研究。仿真果表明:这种结构的组合声源,不仅能有效地抑制副极大,减小主瓣宽度;而且所有声频均有指向性,声频愈高,指向性愈强。

矩形活塞声源辐射声场研究

研究了矩形活塞声源幅射声场的特性.利用瑞利积分,计算了矩形活塞声源幅射声场的声压分布,画出了声压分布图,并分析了辐射声场的指向特性.结果表明,随着活塞尺寸的增加,声场指向性将变得尖锐.这一结论为进一步研究平面型声聚焦阵提供了理论基础.根据惠更斯原理,推出了由m个矩形活塞构成的相位阵的三维声压分布,并指出了辐射声场的指向性.

组合圆形活塞声源远场指向性理论研究

基于镜像原理,推导出组合声源在有限空间中的指向性公式,并运用Matlab软件进行模拟.结果表明,与无限大障板情况相比,基于镜像原理的组合声源远场指向性更能真实反映声化学反应器内声场的分布.

环状活塞声源辐射声场指向性研究

利用瑞利积分,计算了环状活塞声源辐射声场的远场声压分布和指向性函数,分析了影响辐射声源指向性的几个因素.结果表明,当环状活塞的尺寸一定时,辐射频率增大,辐射声场指向性增强;辐射频率和环宽一定时,随活塞内径增大,辐射声场指向性增强;辐射频率和内径一定时,随活塞外径增大,辐射声场指向性仍增强;辐射频率和外径一定时,随活塞内径增大,辐射声场指向性增强.这表明辐射声场的指向性与环宽无必然因果关系.

振速变化的环形活塞声源系统的设计分析与仿真研究

设计了环形平面活塞声源系统,从理论上导出了该系统远场指向性公式,并对其正确性和有效性进行了仿真分析。仿真结果表明:该阵在任何声频都有指向性;且环形活塞面积和相邻两活塞中心间距愈小、振速幅度愈大、活塞数量愈多,指向性愈强.当环形活塞的面积、振速幅度、数量一定,且相邻两活塞中心间距为活塞外直径(极限值)时,指向性最强。本文的研究在工程上具有重要的指导意义。

基于圆形活塞声源的椭圆形阵列的指向性研究

构建了基于圆形活塞声源的椭圆形阵列,利用Bridge乘积定理计算了阵列的指向性表达式,采用控制变量法并利用Matlab软件对其指向性进行可视化和分析,得出了该阵列的指向性随阵元的数目、椭圆阵列的短半轴、长半轴、波数等参数的变化特点.为椭圆形阵列的设计提供了参考,有一定的实际意义.

椭圆形活塞声源辐射声场的指向性研究

基于椭圆形活塞声源的应用需要,依据声场辐射理论,计算了椭圆形活塞声源辐射声场的远场指向性函数。利用MATLAB软件对椭圆形活塞声源的远场指向性进行了模拟和分析,得到了其指向性随声源的几何尺寸、频率和定向面的变化规律,对椭圆形活塞声源的应用,以及其他声源辐射声场的指向性研究有一定的指导意义。

基于正八边形活塞声源阵列的指向性分析

提出了正八边形活塞声源模型,以正八边形活塞声源为阵元组建了线列阵和矩形平面阵.利用瑞利积分、Bridge乘积定理以及声源的指向性理论,求出了正八边形活塞声源、线列阵和矩形平面阵的远场指向性函数.借助Matlab软件对阵列的远场指向性进行了分析,得出了基于八边形活塞声源线列阵和矩形平面阵的指向性特点,以及阵列指向性随波数、阵元间距和阵元边长的变化关系.可为新型阵列建立及其指向性的分析提供参考.

方环活塞声源辐射声场的指向性

利用瑞丽积分,计算了方环活塞声源远场的辐射声压分布以及指向性公式,并对辐射声压的远场指向性进行了分析;同时,与方形活塞声源的指向性作了对比。结果表明,当方环活塞的尺寸一定时,辐射频率增大,辐射声场指向性增强;辐射频率和内边长一定时,随活塞外边长增大,辐射声场指向性仍增强;辐射频率和外边长一定时,随活塞内边长增大,辐射声场指向性增强。在同一声波频率以及相同尺寸的情况下,方环活塞声源要比方形活塞声源的远场指向性更尖锐。

正八边形活塞声源辐射声场的指向性研究

建立了正八边形活塞声源模型,求出了该声源的声压分布函数和指向性函数.利用Matlab对声源的指向性进行了三维和二维仿真,并与正四边形活塞声源指向性对比,得出了正八边形活塞声源辐射远声场的指向性特点.为正八边形活塞声源的应用和其他声源的指向性分析提供了一定的参考.

有限长管道端部活塞声源辐射特性研究

为研究有限长管道端部活塞声源的辐射阻抗和辐射特性,首先在理论上定性分析了该问题与半无限长开口圆管终端辐射问题的区别和可以近似的条件;然后采用结构有限元耦合流体有限元耦合流体边界元(FE-FE-BE)法,定量研究了两个问题中辐射阻抗的异同;最后通过仿真算法研究了管道长径比、矩形活塞宽长比等因素对管端活塞声源辐射特性的影响.结果表明:当ka<0.5时,圆管端活塞声源辐射阻抗与半无限长开口圆管终端辐射阻抗几乎完全相同,当ka>1时,二者存在一定差别;管道长径比对管端活塞声源的辐射特性影响有限,而矩形活塞宽长比对声源的辐射阻抗和指向性影响显著.

衍射现象对活塞式声源超声场分布的影响

超声波由于其良好的指向性,可被广泛应用于海洋探测与开发、无损检测与评估、医学诊断等应用领域。基于KZK方程,利用频域有限差分方法对衍射现象进行分析,计算了活塞式声源的基波和高次谐波声场,发现高次谐波和基波具有类似的声场分布特性,并且谐波阶次越高,径向扩散越少,声场特性越好。研究获得了超声波在空气中传播的声场特性,分析了基波及各次谐波的指向性优劣以及传播范围的大小。在研究的过程中,利用MATLAB等数学工具,对研究结果进行了数值计算和模拟。以上结果为研究超声波的声场特性提供了一定的参考,对研究超声波声场的指向性有着实际性的意义。

基于超磁致伸缩材料的活塞式水下声源

超磁致伸缩材料是一种性能优良的换能器材料,本实验研究将其应用于活塞式水下声源,构建了简易的机构模型,并对模型进行电-磁、磁-力、力-振动和振动-声辐射的转换计算公式进行分析,建立起声源的电-声数学模型。最后根据数学模型利用Matlab编制程序进行仿真计算,结果显示采用超磁致伸缩材料驱动活塞式水下声源,具有非常好的低频响应,材料本身的相对磁导率和刚度系数影响低频响应的幅值和频率,较高的相对磁导率和较低的刚度系数,有利于提高声源低频辐射的声源级水平。

活塞型声源几何平均声压的声强计算方法

采用p-p法计算声强时,算术平均算法计算常规声压平均存在高频区误差较大、测量效率低等不足。针对这一情况,提出应用几何平均计算声压的方法,并以活塞声源为例,对两种声压计算方法得到的声强误差进行对比分析。结果表明:几何平均声强误差曲线随Δr/r的变化更明显;随Δr增大,两种计算方法测量频率上限均下降;与算术平均算法相比,几何平均算法更适合于宽频测量,且该算法计算机运算时间短,测量效率和测量实时性高。该研究提供了一种更为理想的声强计算方法。

清污超声相控声源阵列设计

超声波在清污除垢方面较其他方式更具优势,且对物件的损伤更小。本文旨在充分利用超声波清污的优势而设计相控声源阵列,采用超磁致材料的活塞式声源作为阵列的阵元声源,应用相控阵聚焦技术以实现声聚焦和焦点的精确控制。计算得到阵列中心法向10 m处焦点声压级可达258 d B。对阵列合成声场进行仿真,得到波束的汇聚趋势和焦点声压的变化情况。

基于不同阵元换能器阵列的指向性研究

分别以圆形、圆环形和矩形活塞声源为阵元组成线列阵,得出3种阵列的指向性函数,并对其指向性进行了对比分析.结果表明,阵元的形状、间距、尺寸、数目对指向性有一定的影响,在条件相当的情况下,圆环形阵元组成的阵列指向性最好.