衰减匹配的超声Barker码激励方法

为增加超声穿透高声衰减介质的能力,提出了一种衰减匹配的超声Barker码激励方法。基于换能器高斯响应与材料非频散线性衰减的假设,得到了Barker码激励的信号模型,求解旁瓣抑制滤波后脉冲压缩的信噪比表达式可知,该方法仅需要根据材料衰减特性与轴向分辨率的要求,分别调整Barker码的中心频率与时长,便可以获得更高的信噪比。取衰减系数为1.4 Np/(MHz·cm)、厚度为5 cm的橡胶为试样进行验证。当与方波激励方法的轴向分辨率相近时,衰减匹配的Barker码激励方法比传统Barker码激励方法的信噪比增益提高接近5 dB;当牺牲一定轴向分辨率时,信噪比增益提高接近11 dB。结果表明,衰减匹配的Barker码激励方法可以降低依频率衰减对脉冲压缩的影响,有效提高衰减回波的信噪比。      

基于蛇形光路的PET探测器作用深度提取方法

为实现正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography,PET)探测器的作用深度(Depth Of Interaction,DOI)信息获取,本文提出一种基于分光技术的探测器设计方案.探测器采用晶体单元与硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)一对一耦合、蛇形光路的设计和单端Anger加权读出方法进行DOI解码.基于GATE软件进行蒙特卡罗模拟,建立8×1的LSO晶体阵列(单根晶体尺寸3.1×3.1×20mm3);模拟泛场照射获取位置查找表;并进行不同深度的模拟,获得各晶体在各深度的空间分辨率.结果显示所模拟的探测器模块DOI分辨率在1.0~6.7mm之间,平均值为3.2mm.本文提出的基于蛇形光路的PET探测器方案能在维持系统成本和复杂度的前提下实现DOI解码,提升PET系统的成像性能.     

绝热指数γ对平面爆轰过程中不同复合波区的参数特性影响分析

爆炸气体产物冲击膨胀过程中会形成多种复合波区,当爆炸气体绝热指数γ不同时其波区衰减特性差异较大。为研究不同γ条件下（γ＞3,γ=3,γ＜3）复合波区的特性差异,基于特征线法,对一平面爆轰过程中不同复合波区的波系相交特性进行了规律分析,并利用MATLAB对该平面爆轰过程进行流场模拟,验证并分析了不同复合波区流场内的参数变化特性。对比发现,γ不同时复合波区衰减特性的差异主要体现在与质点速度和气体声速相关的u-c平面特性上,其中在两中心稀疏波相交的复合波区,其差异还体现当γ≠3时相交的中心稀疏波不再具有中心发散特性。对爆炸过程中各波区特性的分析可为全面了解各特征参数的衰减规律提供参考。     

五模材料及其水声调控研究

五模材料是一种具有固体特征的复杂流体,可通过超材料技术由固体材料经过微结构精心设计近似得到。可调的模量各向异性和固体特征赋予五模材料优越的水声调控能力,在降低水下物体目标强度等领域有着重要潜在应用,因此受到了国内外工程和学术界关注。本文就五模材料基本概念、微结构设计、声波调控、加工制备等方面对该类材料的研究进展进行详细介绍,并对五模材料在工程中应用存在的问题进行了讨论,以期为后续相关研究者提供参考。     

船舶燃气轮机双通道进气系统流场特性研究

采用流量自动分配处理方法,对一种船舶燃气轮机双通道进气系统流场进行详细的数值研究,探索双通道进气的流量分配规律,进行全流场特性分析和1.0级海况静止风工况下系统性能的评估。研究结果表明:双通道进气系统设计能够保证上、下层进气室流量分配合理,获得进气室中均匀流动气流,改善工程上易出现的燃烧气通路抢气的问题;系统总压损失中流动损失约占47.2%,全部装置产生的总压损失约占52.8%,其中燃烧空气滤清器的总压损失占全部装置总压损失和的45.9%,为产生总压损失的主要装置;在船舶空间条件允许情况下,为减小流动损失可进一步优化消声器穿孔板和竖井管道形状;当蜗壳段设计长度大于特征长度的0.6倍时,流速及总压均达到均匀性指标要求,认为出口气流流动均匀。     

Pentamode material for underwater acoustic wave control

五模材料是一种具有固体特征的复杂流体,可通过超材料技术由固体材料经过微结构精心设计近似得到.可调的模量各向异性和固体特征赋予五模材料优越的水声调控能力,在降低水下物体目标强度等领域有着重要潜在应用,因此受到了国内外工程和学术界关注.本文就五模材料基本概念、微结构设计、声波调控、加工制备等方面对该类材料的研究进展进行详细介绍,并对五模材料在工程中应用存在的问题进行了讨论,以期为后续相关研究者提供参考.     

基于联合波叠加法的浅海信道下圆柱壳声辐射研究

针对浅海信道下弹性结构声辐射预报尚无高效可靠的研究方法,提出了一种浅海信道下弹性结构声辐射快速预报的联合波叠加法.该方法结合了浅海信道传输函数、多物理场耦合数值计算法和波叠加法理论,运用该方法可对浅海信道下弹性结构辐射声场进行快速预报.经数值法和解析解法验证后,从信道下辐射源、环境影响和辐射声场测量的角度研究分析了浅海信道下弹性圆柱壳的声辐射特性,阐释了进行浅海信道下结构声辐射研究的必要性.研究结果表明,仅在低频浅海信道下弹性结构可近似等效为点源,信道上下边界对声场产生显著的耦合影响,高频段的空间声场指向性分布尤为明显,垂直线列阵进行信道下结构辐射声功率测量时,测量结果受到信道环境边界和潜深的影响较大.     

三维浅海下弹性结构声辐射预报的有限元-抛物方程法

利用多物理场耦合有限元法对结构和流体适应性强、抛物方程声场计算高效准确的特点,提出了三维浅海波导下弹性结构声振特性研究的有限元-抛物方程法.该方法采用多物理场耦合有限元理论建立浅海下结构近场声辐射模型,计算局域波导下结构声振信息,并提取深度方向上复声压值作为抛物方程初始值;然后采用隐式差分法求解抛物方程以步进计算结构辐射声场.重点介绍了该方法对浅海下结构声辐射计算的准确性、高效性以及快速收敛性后,对Pekeris波导中有限长弹性圆柱壳的声振特性进行了分析.研究得出,当圆柱壳靠近海面(海底)时,其耦合频率比自由场下的要高(低),当潜深达到一定范围时,与自由场耦合频率基本趋于一致;在低频远场,结构辐射场与同强度点源声场具有一定的等效性,且等效距离随着频率增加而增加;由于辐射声场受结构振动模态、几何尺寸和简正波模式影响,结构辐射场传播的衰减规律按近场声影响区、球面波衰减区、介于球面波和柱面波衰减区、柱面波衰减区四个扩展区依次进行.     

船用燃气轮机状态趋势预测算法研究

燃气轮机是船舶动力系统的重要组成部分,为了提高船舶性能,需对其进行状态趋势预测;首先研究了常用的几种预测算法,总结了各自优缺点和适用范围,对常见预测方法的技术特点进行了详细分析;为提高船用燃气轮机状态预测精度,提出了组合优选和虚拟预测的思想,通过研究组合预测方法实现了燃汽轮机状态的趋势预测,验证了组合优选和虚拟预测的可操作性和正确性,将预测结果同直接预测相比较,验证了其优越性。