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。     

膨胀腔类超材料的传递损失研究*

声学超材料及结构已被广泛研究,其超结构通常利用3D打印技术实现,当结构刚度较小或者面积较大时,由声固耦合所导致的声学效果与设计不符的情况广泛存在。本文针对含有膨胀腔类的超材料,研究了声固耦合对其声学性能的影响,采用有限元计算结合阻抗管实验的方法,得到其传递损失,分析了声固耦合现象对传递损失的影响。结果表明：薄壁膨胀腔结构的作用频率范围与只考虑声学理论计算的设计不符,声固耦合现象对传递损失产生显著影响;采用增加膨胀腔壁厚、减少膨胀腔内径或选择金属材料的方式,都可以使得声固耦合现象对传递损失的影响减小;仿真结果与实验结果基本吻合。该研究结果说明：对于膨胀腔类超材料,当刚度较小或者面积较大时,对其进行声固耦合分析是完全必要的。     

膨胀腔类超材料的传递损失

声学超材料及结构已被广泛研究,其超结构通常利用3D打印技术实现,当结构刚度较小或者面积较大时,由声固耦合所导致的声学效果与设计不符的情况广泛存在。该文针对含有膨胀腔类的超材料,研究了声固耦合对其声学性能的影响,采用有限元计算结合阻抗管实验的方法,得到其传递损失,分析了声固耦合现象对传递损失的影响。结果表明:薄壁膨胀腔结构的作用频率范围与只考虑声学理论计算的设计不符,声固耦合现象对传递损失产生显著影响;采用增加膨胀腔壁厚、减少膨胀腔内径或选择金属材料的方式,都可以使得声固耦合现象对传递损失的影响减小;仿真结果与实验结果基本吻合。对于膨胀腔类超材料,当刚度较小或者面积较大时,对其进行声固耦合分析是完全必要的。     

流动管道内利用旁通管道反声降噪研究

降低流动管道噪声在工程上是非常有用的。本文应用线性声学理论将无流动时旁通管道反声降噪方法推广到具有流动的情况，进行了数值计算和实验研究。数值工作包括建立相应的声学关系和管道分叉点连接条件；计算了多种噪声源传声损失频率特性，并讨论了主要参数对反声的影响。实验研究是对单段旁通管道有吸声尖劈的情况下进行的，实验时采用不同的噪声源和不同的流速，测量结果与理论计算符合良好。PACS数43．20     

矩形波导中宽带非对称声传输

目前已有的非对称性声传输模型大部分局限于二维模式,无法直接应用于三维实际系统,针对这一问题,文中研究了通过内置非对称几何结构来实现声单向传输的三维管道模型。该几何结构体内引入天然材料——氙气,利用氙气与空气两种天然气体折射率的差异以及结构的不对称,实现声波在管道中的非对称传输,即当声波正向入射时,可通过管道内结构到达另一侧;而当反向入射时,声波无法通过内置的非对称结构。理论计算结果和仿真结果表明声波在三维矩形波导管中的非对称声传输效果和结构的厚度相关:当结构厚度较薄时,可在较宽频带范围内实现声波的非对称传输。此外,该矩形波导设计具有结构简单、透明超轻等特点,为设计新型声波非对称传输器件提供了相应的理论参考。      

板厚对无障薄板声辐射特性影响的分析

分析无障薄板的声辐射特性时通常忽略板厚对格林函数的影响而采用双层势计算.本文考虑板厚引起的声辐射阻抗,采用混合势计算结构表面声压与振速,并分析板厚对声辐射参数的影响。根据交界相容性条件,采用边界积分方程分别表示平板上下表面的声压和振速,并合并同类项.进一步将结构的动力方程代入混合势形式的振速方程中,离散声压差值和板的位移为振动模态叠加的形式,获得二重积分形式的声辐射阻抗,从而求解振动模态系数,确定声辐射特性参数.以水下简支矩形板为例计算对比了声辐射参数,并讨论了其对板厚的敏感性。结果表明:板厚引起的声辐射阻抗对声辐射参数的大小影响较小,但随着频率的增加致使共振频率发生较大偏移;在相同阶数的共振频率范围内,板厚度越大,采用双层势计算的误差越大。      

极性晶体膜中的束缚极化子的有效质量

采用格林函数的方法,研究极性晶体膜中束缚极化子的有效质量随膜厚d的变化关系。得出电子-体LO声子相互作用以及电子-SO声子相互作用都对束缚极化子的有效质量有贡献。通过对KCl半导体膜的数值计算表明,束缚极化子的有效质量随膜厚d的增加而减少;当膜厚小于5 nm时电子-SO声子相互作用对束缚极化子的有效质量起主要贡献,但是当膜厚大于10 nm时,电子-体LO声子相互作用对束缚极化子的有效质量起主要贡献,当膜厚大于5 nm而小于10 nm时,二者共同影响束缚极化子的有效质量;另外,由于束缚势的存在,使束缚极化子的有效质量增大,这主要是由于束缚势的存在,使电子-声子间的相互作用增强,极化子效应增大而引起的。     

基于二维磁性光子晶体的三端口Y形铁氧体柱环行器

提出一种二维磁性光子晶体缺陷结构,实现了三端口Y形铁氧体柱环行器。采用平面波展开法和有限元方法计算环行器外部特性,计算结果表明:三角晶格二维光子晶体点缺陷微腔谐振频率与相应实验结果一致。在中心频率处,环行器传输效率最高,在输出与输入端口之间几乎没有能量损失;隔离度与插入损耗分别达到23.2dB和0.003 7dB。当偏离中心频率时,传输效率逐渐降低,随频率偏移量增大,环行器传输特性急剧变差。由于所设计的环行器以空气为背景,可克服空气孔结构Y形环行器隔离度低的不足,解决多个铁氧体柱带来的损耗大的问题,因此具有一定意义.     

复合材料机身结构声学特性及影响参数分析

针对复合材料(以下简称"复材")结构进行声振分析,通过无限大障板理论和波动方程,分析复材平板和曲板结构的传声损失,并利用统计能量法分析壁板的隔声性能,与文献中的实验结果进行对比,验证建模的有效性。然后将复合材料机身结构等效成一个复材圆柱壳体结构,分析不同参数,包括压差、曲率半径、长度、铺层角度、纤维材料、加筋等对结构隔声性能的影响。最后与金属机身结构进行隔声性能对比,发现:在环频率与吻合效应频率之间,金属机身结构的传声损失明显大于复材机身结构,而在吻合效应频率以上频段,由于复材结构的吻合效应频率向低频移动,其传声损失好于金属机身结构。     

X光导管传输特性的蒙特卡罗模拟

 X光在导管中的传输性能是设计X光透镜的基础。在研究X光导管传输理论基础上，建立了X光在导管中传输的射线跟踪方法，编制了蒙特卡罗模拟计算程序。对具体的模型，计算给出了导管的传输效率随X光源与导管入口面的距离、导管直径和曲率半径的变化关系。模拟表明：直圆柱导管的传输效率随导管直径增大而减小，随Ｘ光源所在平面与导管入口面之间的距离增大而增大；弯曲圆柱导管的传输效率随其曲率半径的增大而增大，当曲率半径趋向无穷大时，X光在弯圆柱导管的传输效率趋向于直圆柱导管的传输效率。利用编制程序计算得到的传输效率与实验结果符合较好。     

基于平面波算法的二维声子晶体带结构的研究

介绍了平面波算法计算声子晶体带结构的分析过程，计算了二维双组分液相体系声子晶体的带结构.结果表明，四氯化碳/水银体系比水银/四氯化碳体系更容易产生带隙.随分散相填充分数f的增加，四氯化碳/水银体系声子晶体带隙宽度ΔΩ先增加，后减小，当f=0229时，有最大值ΔΩ=0549；水银/四氯化碳体系的带隙宽度一直增大，当f=0554时，有最大值ΔΩ=0515；f一定时，改变分散相单元的几何尺寸和点阵常数，带隙宽度ΔΩ保持不变. 关键词： 声子晶体 声子带隙 平面波算法 带结构     

正交加筋板声透射的板梁理论模型研究

为了研究正交加筋板的声透射问题,基于经典薄板和梁振动理论,建立了正交加筋板声透射的板梁理论模型。首先通过分析加强筋的受迫弯曲和扭转运动,求得了平板和加强筋线接触之间的反力和反力矩,然后将其引入到平板振动控制方程中,得到了正交加筋板声振方程,最后采用空间谐波展开法求解该方程得到了传声损失的表达式;在此基础上,首先研究了无限大平板和单向加筋的隔声性能,通过与解析解及两种简化模型的计算结果作对比,验证了所建理论模型的有效性;并进一步研究了加筋形式对正交加筋板隔声性能的影响。结果表明:选择合适的加筋形式可以有效避开结构的隔声波谷。      

斯特林制冷机性能仿真计算

以等温模型为基础,对斯特林制冷机的性能进行了计算机仿真计算.通过编程计算分析了一些系统参数变化对理论制冷量、有效制冷量、冷量损失等的影响.得出当充气压力增大或回热器长度减小时,制冷量都随之增大,但制冷效率有一个最优值;当回热器直径变化时,有一个最优值使制冷量和制冷效率最大;当相位角变化时,制冷量有最大值的结论.为设计斯...     

两侧有固体层负载时板中Lamb波的传播

本文研究了薄板二面有固体导负载时板中Ｌａｍｂ波的传播，从弹性波理论出发并结合应的边界条件，导出板中Ｌａｍｂ波的色散方程，数值计算表示，不管作为自由状态时板中Ｌａｍｂ波相速（板厚取定时）是大于或小于外层固体的声表面波波速，板中对称及反对称模式的Ｌａｍｂ波相速都随着外层固体层厚度增加而变化并且渐近于外层固体的声表面波波速，数值计算又表明，对很薄的板，板中对称及反对称模式的相速均随负载板的厚度呈线性变化     

磁控溅射不同厚度银膜的微结构及其光学常数

用直流溅射法在室温K9玻璃基底上制备了8.2nm—107.2nm范围内不同厚度的Ag薄膜，并用X射线衍射及计算机辅助优化程序对薄膜的微结构和光学常数进行了测试分析. 结构分析表明：制备的Ag薄膜均呈多晶状态，晶体结构均呈面心立方；随着膜厚的增加，薄膜的平均晶粒尺寸逐渐增大，晶面间距逐渐减小. 计算机辅助优化编程计算的薄膜光学常数分析表明：在波长550nm处，当膜厚小于17.5nm时，随着膜厚的增加，折射率n快速减小，消光系数k则快速增大；当膜厚大于17.5nm时，n和k逐渐趋于稳定. 关键词： 直流溅射镀膜 银膜 微结构 光学常数     

浅海周期起伏海底环境下的声传播

海底粗糙对水下声传播及水声探测等应用具有重要影响.利用黄海夏季典型海洋环境,分析了同时存在海底周期起伏和强温跃层条件下的声传播特性,结果表明:由于海底周期起伏的存在,对于低频(<1 kHz)、近程(10 km)的声信号,传播损失可增大5—30 dB.总结了声传播损失及脉冲到达结构随声源深度、海底起伏周期及起伏高度等因素变化的规律.当海底起伏周期不变时,起伏高度越大引起的异常声传播的影响随之变大;当起伏高度不变时,随着起伏周期变大,其对声传播的影响逐渐变小.用射线理论分析了其影响机理,由于海底周期起伏改变了声波与海底的入射和反射角度,使得原本小掠射角入射到海底的声线变为大掠射角,导致海底的反射损失增大;另一方面,声线反射角度的改变会使得原本可以到达接收点的声能量,由于与海底作用次数增加或变为反向传播而大幅度衰减.在浅海负跃层环境下,声源位于跃层上比位于跃层下对声传播影响更大.周期起伏海底对脉冲声传播的影响表现在引起不同角度的声线(或简正波号数)之间的能量发生转化,一些大角度声线能量衰减加大,多途结构变少.多途结构到达时间及相对幅度的变化进而影响声场的频谱,会使得基于匹配场定位的方法性能受到影响.所以,声呐在实际浅海环境中应用时,应对起伏海底的影响予以重视.此外,研究结果对海底地形测绘空间精度的提高也具有重要参考意义.     

新型二维压电声子晶体板带隙可调性研究

设计了一种由涂有硬质材料涂层的柱状压电散射体周期性连接在四个环氧树脂薄板上构成的具有大带宽的新型二维压电声子晶体板,并利用有限元方法计算了该声子晶体板的能带结构、传输损失谱和位移矢量场.研究表明：与二组元材料构成的传统声子晶体板相比,新设计的声子晶体板的第一完全带隙频率更低,并且带宽扩大了5倍;通过在压电体表面上施加不同的电边界条件,可以实现多条完全带隙的主动调控;压电效应对能带结构有很大的影响,并且有利于完全带隙的扩大与形成.基于带隙的可调谐性,分析了可切换路径的压电声子晶体板波导,结果表明可以通过改变电边界条件来限制弹性波能量流.     

双层板腔结构声传输及其有源控制研究

利用子系统模态综合方法,结合阻抗-导纳矩阵法,建立了双层板腔结构向自由空间声传输及其在入射板PZT控制、辐射板PZT控制,和腔中次级声源作动等多种控制策略下,系统物理模型的统一的分析模型,导出了系统模态响应及最优次级源强度的统一的阻抗-导纳矩阵表达式。该模型表达式各部分物理意义清晰、明确,便于进行系统耦合理论、有源控制及其机理的分析和数值研究。然后,在此基础上对双层板腔结构声传输有源控制进行了全面深入的数值计算和分析研究,重点探讨了控制方法策略及系统参数对有源控制效果的影响及其对应的控制机理。结果表明:入射板PZT作动辐射声功率最小控制策略是通过入射板、声腔和辐射板三个子系统的模态抑制或重组达到消声的目的,涉及多种复杂控制机理,对入射板、辐射板和声腔模态均有效,但对入射板模态更有效;在低频段声腔(0,0,0)模态在系统耦合响应中起主导作用,因此利用腔中次级声源作动能获得较理想的控制效果,是一种较好的控制策略;由于声腔模态与结构模态间复杂的耦合关系,使得某些频率处腔中声势能一定程度上的降低并不一定导致系统声传输损失的增加,因此,腔中声势能最小控制策略不一定能够获得理想的声传输控制效果。      

住宅建筑中相邻房间的侧向传声预测

侧向传声作为建筑中声传递的组成部分,对住宅的整体隔声效果具有重要的影响,通过将建筑中相邻房间的各建筑构件划分为若干子系统,应用统计能量分析(Statistical Energy Analysis,SEA)理论,从系统的声功率平衡的角度建立侧向传声的预测模型,在描述各路径的传声规律的同时确定主要传声路径。研究结果表明:当外围护结构为重质结构,且为匀质单一材料构造时,(1)在低频处,全程通过两相邻房间的侧墙或楼板的非通过隔墙的侧向路径成为主要侧向传声路径;(2)在中高频,各侧向路径的声压级差趋于一致,此时的建筑隔声性能取决于通过隔墙的直接路径上的声传递;(3)采用重质隔墙可以缩小侧向传声影响的频率范围。本研究为改善住宅的声环境质量及建筑隔声设计提供了理论依据。      

超声波空气污染物颗粒采样器的新结构及其特性研究*

超声波空气污染物颗粒采样器具有可采集低浓度颗粒污染物、采样速度快、重复性好、结构简单、易分析被采集物以及不破坏污染物成分等优点。为了进一步提高其采样效率,该文提出了一种超声波空气污染物颗粒采样器的新结构。该采样器由超声换能器、被粘接在换能器声辐射面上的圆形声辐射板以及与声辐射板平行的采样板组成。该采样器利用声辐射力和声学流场驱动空气中的污染物颗粒快速聚集到采样板上。样机测试表明,该结构在空气污染物颗粒初始浓度为4 mg/L以及辐射板中心位置的振动速度为0.29 m/s时,对烟雾中PM2.5和PM2.5-10颗粒的采样效率为16.3 mg/m~2·min·W。与不采用高阶弯曲振动圆形声辐射板的结构相比,其采样效率增加了110%。