声学时域边界元法的时间卷积计算方法研究

核函数中保留Dirac函数的原型,形成关于时间的卷积积分,是声学时域边界元法中一种稳定、有效的时间数值积分计算方法 (CQ-BEM)。然而,传统CQ-BEM中卷积积分系数的获取有计算量大、耗时长,且对不同单元需要重新计算的问题,极大地降低了CQ-BEM法计算时域声场的效率。针对传统CQ-BEM积分系数计算效率低的问题,本文利用多项式展开定理给出了待求函数泰勒系数的解析表达与数值计算方法,建立了不同单元间待求系数的转换理论,可以在一次循环迭代内完成不同单元的积分系数的计算,大幅降低了计算量,提高了CQ-BEM方法的声场计算效率。脉动球源数值算例结果表明,在相同要求下,本文方法计算时间较传统方法减少50%以上,相对误差小5个数量级以上,且计算时间随单元数的增长率仅为传统方法的2.34%。因此,本文提出的系数计算方法能够有效提高CQ-BEM方法的时域声场计算效率,拓展了CQ-BEM在大型机电设备时域声场模拟的计算规模。     

适用于循环平稳声场的基于波叠加法的近场声全息技术

在原有的平面循环平稳近场声全息基础上,提出一种基于波叠加法的循环平稳近场声全息技术,可以对具有复杂表面的声源进行全息重建,重建的声源表面声压谱相关密度函数能反映出调制信号的信息.声源表面声压谱相关密度函数全息图形象地反映了调制信号在表面的强弱分布情况,可由此确定调制信号源的产生位置.仿真分析和实验验证表明,基于波叠加法的循环平稳近场声全息技术可以更准确地反映循环平稳声场的调制特性.该方法继承了波叠加法的优点,无需计算边界奇异积分,计算效率高、精度好. 关键词： 近场声全息 循环平稳信号 波叠加     

边界元法循环平稳近场声全息理论研究

循环平稳声场是工程中经常遇到的一种特殊非平稳声场,声压信号受到调制作用,导致频谱出现边带现象,经典的近场声全息技术重建得到的声场无法反映声场的调制特性.在平面循环平稳近场声全息基础上,提出一种边界元法的循环平稳近场声全息技术,用二阶循环统计量理论代替传统的傅里叶分析,并以声压的循环谱密度取代其频谱及功率谱密度作为重建量,可用于循环平稳声场中具有复杂表面声源的辐射声场.由于循环谱密度对循环平稳信号具有解调功能,用该方法重建得到的循环谱密度能有效地反映调制和载波信号的信息.仿真分析与实验表明了本理论的有效性和精度能满足工程要求.     

利用声波干涉抑制旋转式压缩机的辐射噪声

压缩机是制冷设备的主要噪声源之一,其辐射噪声的抑制很有必要.理论分析了两列声波在自由场和管道中传播特性,证实了在管道中的两列声波能够产生有效干涉从而降低声压幅值.将压缩机储液器内的双管吸气改为了单吸气,数值分析表明了改进后壳体辐射噪声得到了明显抑制.声学实验验证了数值计算结果和理论分析,单吸气压缩机总声压级降低了约1.2dB(A).     

膜迷路积水对豚鼠听觉外周系统振动特性的影响

为探究梅尼埃病引起的膜迷路积水对豚鼠听觉系统振动特性的作用机制,通过药物注射建立了内耳膜迷路积水豚鼠模型模拟梅尼埃病病理,搭建了多普勒激光测振系统对健康和膜迷路积水豚鼠听觉系统的振动特性进行测试研究,得到了健康与膜迷路积水豚鼠的听觉系统振动特性,并通过对比明确了内耳膜迷路积水对豚鼠听觉系统振动特性的影响。实验结果表明,在测试频率范围内,离体豚鼠镫骨及圆窗膜的振动特性与活体豚鼠无明显差异,离体豚鼠听觉系统振动特性与输入声压无关,镫骨及圆窗膜的振动位移与输入声压具有明显的线性关系。膜迷路积水显著降低了豚鼠听觉系统镫骨及圆窗膜的振动幅度,在低频及高频区间尤为明显,在500 Hz处镫骨最高由11.64 nm降低至2.27 nm,圆窗膜由24.97 nm降低至5.05 nm。在10 kHz处,圆窗膜最高由0.45 nm降低至0.03 nm。同时膜迷路积水导致豚鼠耳蜗传递比普遍下降,最高在1 kHz和10 kHz处分别由2.82,2.91下降至1.46,0.28。      

Diagonal form fast multipole boundary element method for 2D acoustic problems based on Burton-Miller boundary integral equation formulation and its applications

This paper describes formulation and implementation of the fast multipole boundary element method (FMBEM) for 2D acoustic problems. The kernel function expansion theory is summarized, and four building blocks of the FMBEM are described in details. They are moment calculation, moment to moment translation, moment to local translation, and local to local translation. A data structure for the quad-tree construction is proposed which can facilitate implementation. An analytical moment expression is derived, which is more accurate, stable, and efficient than direct numerical computation. Numerical examples are presented to demonstrate the accuracy and efficiency of the FMBEM, and radiation of a 2D vibration rail mode is simulated using the FMBEM.     

旋转运动声源的频率波动修正波束形成方法

针对前飞状态的旋翼气动噪声信号频率存在周期性波动,且频域波束形成方法只能应用于稳态声源的问题,提出一种频率波动声源的波束形成方法。该方法利用已知的声源频率变化规律进行频率修正,在时域将频率波动信号等效为单频信号,基于该单频信号进行波束形成声源定位,实现了旋转运动的频率波动声源准确定位。数值仿真结果表明,提出的方法能够在频率波动幅值为127 Hz的情况下准确呈现出声源分布情况。在旋翼模型的风洞试验中,利用提出的频域波束形成方法其声成像结果中声源最大能量位置均在旋转轨迹上,而未进行频率修正的波束形成方法结果无法准确呈现出声源的位置。该方法扩展了频域波束形成方法中的单频声源假设,实现了旋转运动声源在频率波动状态下的波束形成,适用于前飞状态下旋翼气动噪声源的声源定位。      

循环平稳声场近场声全息理论与实验研究

提出一种用于分析循环平稳声场的近场声全息技术。此类声场信号的调制现象非常严重,频谱上存在着明显的边频带,由于无法有效地分离调制和载波信息,以往近场声全息技术的全息图会在边频带处出现虚假的能量。本技术用二阶循环统计量理论代替传统的傅里叶分析,并以声压的谱相关密度函数取代其频谱及功率谱密度做为重建物理量。由于谱相关密度函数可以对循环平稳信号进行解调处理,使得该技术的全息图上不会因为边频带的存在出现虚假能量。仿真分析及实验研究表明,本技术可以更准确地提取循环平稳声场的调制和载波信息。     

局域空间噪声主动控制技术的进展

低频噪声主动控制技术实现实用化，需要同时了解其在声学和电子控制方法上的可实现性，本文在系统的文献检索的基础上，综述了局域空间自适应噪声主动控制技术的发展，内容包括用次级声源控制室外局域噪声，围护结构内的局域空间和室外向室内传播的小范围区域空间噪声主动控制在声学上的限制（原理），以及各种控制策略和算法的应用，本文列出的文献包括了已有的重要研究成果，可为读者进一步了解该领域的研究提供详细的背景材料。     

适用于循环平稳声场的基于波叠加法的近场声全息技术

在原有的平面循环平稳近场声全息基础上，提出一种基于波叠加法的循环平稳近场声全息技术，可以对具有复杂表面的声源进行全息重建，重建的声源表面声压谱相关密度函数能反映出调制信号的信息.声源表面声压谱相关密度函数全息图形象地反映了调制信号在表面的强弱分布情况，可由此确定调制信号源的产生位置.仿真分析和实验验证表明，基于波叠加法的循环平稳近场声全息技术可以更准确地反映循环平稳声场的调制特性.该方法继承了波叠加法的优点，无需计算边界奇异积分，计算效率高、精度好.