转捩区长度对回转体流噪声的影响

本文通过分析回转体边界层转捩区声辐射的机理,就转捩区长度对回转体转捩区辐射声压谱的影响进行了讨论。结果表明,来流速度和回转体直径是影响回转体转捩区长度、也是影响回轨体转捩区辐射声压谱的主要因素,在来流攻回轨体直径相同时,则回转体形对转捩区长度的影响超主导作用,采用本文的方法所得的理论值与实验值之间的一致性较好。     

回转体边界层的高频声辐射

已就回转体边界层声辐射的机理作了分析,并对回转体边界层的辐射声压谱进行了估算。结果表明,回转体边界层声辐射由转捩区和湍流边界层的声辐射组成;在低频段,转换区的声辐射将占主导地位,而在高频段,则湍流边界层的声辐射起主要作用。采用本文的方法所得的理论值与实测值之间的一致性较好。     

回转体边界层转捩区声辐射的预报方法研究

基于边界层理论和转捩区声辐射理论,利用Liepmann理论Krane偶极子声源改进模型,在研究回转体表面的压力梯度和声衍射损失对转捩区声辐射影响的基础上,改进了回转体边界层转捩区声辐射的预报方法。结果表明:与零压力梯度相比,逆压梯度下的转捩区将导致更高的噪声辐射,利用改进方法预报的噪声级与实验值的一致性较好。     

低噪声回转体头部线型设计

将双参数椭圆型曲线作为回转体头部线型,以辐射到头部驻点处的边界层转捩区辐射声压级作为目标函数,给出了头部线型的优化设计方法。结果表明:经优化所得回转体头部线型的流噪声明显小于初始线型;所建立的回转体头部线型优化设计模型,不仅可以在利用双参数椭圆型曲线进行头部线型设计中直接应用,其基本模式也适用于其它曲线族设计头部线型。     

源于边界层转捩区的单极子声辐射

基于 Ｌｉｇｈｔｈｉｌｌ方程和 Ｇｒｅｅｎ理论,本文对边界层转捩区声辐射机理进行了分析和讨论,并对转捩区内各声源的基本类型作了分类．分析结果表明;边界层转捩区的声辐射由转捩区内处于完全湍流状态的流体流动引起的向边界展外辐射的声场以及另两个附加声场组成;边界层转捩区声源的主要类型为单极子、偶极子和四极子声源;本文的分析为Ｌａｕｃｈｌｅ模型提供了理论依据,证明了利用Ｌａｕｃｈｌｅ模型估算转捩区远场声辐射基本准确可靠．     

结构声辐射的振动模态分析和声辐射模态分析研究

基于辐射声功率的二次型表达式,采用有限元法、Rayleigh积分和边界元法对结构声辐射进行了振动模态分析和声辐射模态分析研究。振动模态间的耦合对辐射声功率影响的研究表明: 结构各阶振动模态自身对结构辐射声功率的贡献是增大结构的辐射声功率,而振动模态间的耦合可能会增大结构辐射声功率,也可能会减小结构辐射声功率,或对辐射声功率没有影响。而且,当振动模态间的耦合作用对辐射声功率的影响不大时,采用振动模态控制可取得较好的减振降噪双重控制效果。将混合的Helmholtz积分方程方法用广义逆引入到三维复杂结构声辐射分析的声辐射模态公式中,解决了特征频率下解不唯一问题。还研究了正方形封闭空间结构声辐射模态的辐射效率和形状,并对结构声辐射的振动模态控制和声辐射模态控制进行了讨论。     

具有密度跃层分层流体中回转体激发内波特性实验

在具有连续密度跃层的分层流体中,对长径比为7:1的回转体在迎水和背水运动下激发体积效应与尾迹效应内波特性开展了系列实验.结果表明,体积效应激发内波属于一种相对于回转体定常的多模态Lee波结构,而尾迹效应激发主控内波为相对于回转体非定常的拟Lee波结构,这是一类由湍流尾迹中大尺度相干结构作为移动源激发的内波结构,在Lee波与拟Lee波之间存在一个与长径比近似为线性关系的临界转捩Froude数Fr_c,当FrFr_c 时拟Lee波为主控内波,而且拟Lee波相关速度Froude数近似为一个常数0.8,其无因次峰-峰幅值随Fr的增大近似线性增大,其中Fr为回转体特征直径Froude数.结果还表明,回转体头部与尾部几何形式并不影响其激发内波临界转捩Froude数Fr_c、 拟Lee波相关速度Froude数及其峰-峰幅值变化特性.     

基于辐射声功率最小化的安静结构设计

本文研究了一种基于模型修改使结构辐射声功率最小的方法，使用了结构动力学、声学和优化理论等学科知识，对结构修改后固有频率变化可以忽略不计时的声辐射优化进行了研究，将设计变量看作外部阻抗，对结构的表面振速进行了重新分布，可以降低结构辐射的声功率。将质量块与动力吸振器进行组合实现声辐射最小化，不但降低了一定频率范围内的平均声功率，还降低了动力吸振器所对应的单频下的声功率；运用遗传算法搜索结构辐射声功率最小时附加质量块或动力吸振器的位置，对附加质量块和有源控制作用下简支钢板的声功率最小化进行了比较研究，阐明了附加外部结构与有源控制实现安静结构的物理机理。最后，对本文提出的基于平板辐射声功率最小化的安静结构设计方法进行了实验验证。     

亚音速轴流风扇后掠叶片定子与湍流互作用宽频辐射噪声预报

针对亚音速轴流风扇后掠叶片定子的宽频辐射噪声问题,介绍并推导了叶栅宽频辐射声功率计算公式,通过该公式计算后掠叶片定子的宽频辐射声功率级,并从湍流入流和叶栅响应的角度揭示后掠角对定子辐射噪声的影响机理。在此基础上,考虑到实际风扇定子工作在转子尾流中的情况,采用Gauss尾流模型模拟转子尾流,建立转子尾流湍流波数谱模型,推导得到定子叶片与转子尾流互作用的宽频辐射声功率计算公式。通过与NASA风扇试验模型对比得到,考虑转子尾流的定子叶栅宽频辐射声功率计算公式能够较好的预报后掠定子宽频辐射声功率。最后,针对试验风扇模型,分析叶片安装角、叶片弦长对后掠叶片定子辐射噪声的影响。      

不同铺设角度下层合板结构参数对声功率影响*

本文研究了不同纤维铺设角度的层合板结构参数对声功率的影响,从而为层合板的低噪声设计提供理论依据。通过分层有限元理论获得层合板结构动力学响应,基于声辐射模态概念分析不同铺设角度下层合板不同铺设方式、宽厚比和弹性模量比对其声功率影响。结果表明,层合板的铺设角度和宽厚比对复合材料层合板结构的声辐射功率影响较大。首先相同铺设角度的层合板,改变弹性模量比,声功率变化不明显;其次改变不同的铺设角度,宽厚比较小的层合板声功率下降的空间更大,更易于声功率的降低。层合板作为结构件时,从降低声功率角度而言总体上对称铺设结构比单向铺设层合板结构有优势,并且相同铺设角度下,反对称铺设层合板可获得更小的辐射声功率。     

水下加筋板振动声辐射的代理模型研究

基于kriging模型建立了水下结构振动声辐射计算的代理模型,可对水下结构的共振频率和声功率级进行预测。还将主分量分解和kriging模型相结合建立了可对整个计算频段内的振动声辐射响应进行预测的代理模型。这些代理模型可以基于样本信息在整个设计空间对水下结构的振动声辐射响应进行实时预测。文中以水下加筋板的振动声辐射为例进行了代理模型的构造和验证。计算结果表明:使用基于kriging方法的代理模型预测水下结构的共振频率及声功率级具有非常高的精度;使用基于主分量分解和kriging模型的代理模型预测整个计算频段内非共振频率处的声功率级响应也具有很好的精度。在水下结构振动声辐射的设计优化中,可以根据需要单独或联合使用这些代理模型。     

聚焦漫辐射光线方法探究

提出了一种用抛物回转体聚焦漫辐射光线的新方法,研究了装置的聚焦原理和能流密度放大的关系,探究了抛物回转体材料、大小和形状对聚焦的影响,并获得了能流密度放大率的表达式.     

环境因素对海-气界面低频异常声透射的影响研究

针对海中声源在海-气界面低频异常声透射问题, 根据两层媒质声传输模型, 分析了大气声速和密度与气压、气温、湿度及海水中声速和密度与海温、盐度间的关系, 研究了低频声透射和传输受温度、气压、盐度、湿度等因素的影响, 分析了各因素对声透射和传输的影响程度. 结果表明: 1) 声透射到大气中的声功率与气温、湿度负相关, 与海温、盐度、气压正相关; 2) 单极子与水平偶极子声源辐射到海中的声功率与海温、盐度负相关, 而垂直偶极子声源辐射到海中的声功率与海温、盐度正相关; 3) 声透射指向性与海温正相关, 与气温负相关; 4) 低频声透射受温度影响最大, 其次是盐度, 受气压和湿度影响较小, 垂直偶极子声源的声透射受温度影响大于水平偶极子和单极子声源.     

基于平面声源进行结构声辐射有源控制的实验研究

采用分布式平面声源作为次级声源,对振动钢板的声辐射进行了抵消实验,验证了以往研究中的一系列关键理论。实验研究结果表明:一个平面声源可以控制钢板奇-奇模态的声辐射,两个平面源可以控制结构偶-奇或奇-偶模态的声辐射,同时也可以控制结构奇-奇模态的声辐射;平面声源的面积和布放位置对降噪效果有重要影响,采用单个平面声源控制时,平面声源面积越大,控制效果越好;基于近场声压的误差传感策略是有效可行的,实际中,将近场测量面的声功率作为有源控制的目标函数与总声功率作为目标函数是一致的;控制后远场声压和声强都得到有效降低,部分区域的声能向声源流动,近场声压及声强分布也发生显著变化。     

基于声辐射模态的有源控制解耦

在声辐射模态有源噪声控制策略框架下,选择压电陶瓷片作为控制作动器。根据前四阶声辐射模态形状特点提出了四种压电作动器位置布置方法。理论分析及数值计算表明,以这种方式布放的压电作动器不仅能有效地降低结构辐射的声功率,而且控制过程中这四组作动器分工明确,从而将控制方程解耦。在控制前几阶声辐射模态声功率时可以将复杂的多输入/多输出控制系统转变为几个简单的、互相独立的单输入/单输出控制系统。      

流体加载下加肋板结构的声辐射特性研究

本文采用有限元和边界元方法对加肋板结构的声辐射进行了计算分析,研究分析了加肋板结构的板厚、板面积、板边长比、肋骨惯性矩和间距、边界条件以及板材和流体介质等对结构辐射声功率的影响,得到了一些有意义的结论,从而为揭示加板结构声辐射规律,降低结构的声辐射提供了一定的依据。     

通过压电式传感器进行简支梁声辐射有源控制

以简支梁为例,通过声辐射模态研究简支梁声辐射的有源控制。由于在中、低频时,声辐射模态对应的辐射效率随着模态阶数的增加而迅速降低。本文提出了一种新的控制策略,即通过设计特定形状的ＰＶＤＦ作为传感器来测量前Ｌ阶声辐射模态的伴随系数,使前Ｌ阶声辐射模态的声功率最小化。最后通过数值计算研究了控制力和传感器数目对控制效果的影响。     

三层平板结构声能流计算及传输规律

为了理解多层有源隔声结构的物理机理,同时优化被动隔声结构,需深入分析三层结构中声能量的传输规律。首先对三层板腔结构建模并求解系统的振动响应,然后用数值方法求解平板向封闭空间辐射声的声传输阻抗,并计算各层结构的辐射声功率。最后,通过分析各子系统所占的能量及各层结构四类模态组辐射声功率的变化获得声能量的传输规律。结果表明,按模态类型的不同,能量传输可等效认为存在四个传输通道,各通道的能量传输具有相似的带通特性,其成因在于不同的平板与空腔模态对的耦合强弱不同。      

新型列车侧墙内装板声学分析、优化及应用*

为了开发与应用新型列车车体降噪内装结构,基于混合FE-SEA法对轨道车辆用新型橡胶泡棉夹芯板进行隔声与声辐射预测建模,并进行了试验验证,进而利用该模型分析了橡胶泡棉孔隙率与芯皮厚度比对其隔声性能、声辐射性能的影响规律,并通过敷设阻尼层优化了其声学性能。最后,在侧墙组合结构的声学设计中评价了其实际应用效果。结果表明：随着孔隙率的逐步下降,橡胶泡棉夹芯板隔声量上升趋势较为明显,而辐射声功率持续降低;随着芯皮厚度比的逐步提高,夹芯板隔声量呈略微上升趋势,辐射声功率则相应降低。在远离声源一侧的橡胶泡棉蒙皮外侧敷设阻尼层的效果最优,优化后夹芯板计权隔声量提高0.7dB,总声功率级降低0.7dB;相较于传统木质胶合板和铝蜂窝板,橡胶泡棉夹芯板相较于传统内装板材在结构隔声设计中具有轻量化优势。     

水中弹性圆柱壳的共振声辐射

研究了在内壁简谐法向线力激励下的水中弹性圆柱壳的振动和声辐射问题，这有助于深入认识水中结构的声辐射机理，验证水下结构共振声辐射理论。本文从经典Ｒａｙｌｅｉｇｈ简正级数解出发导出共振声辐射公式，然后分别用经典公式和共振声辐射公式计算钢圆柱壳的辐射声功率及壳体表面声压曲线。计算结果表明两者符合良好。