振动表面局部辐射性质与声能量辐射:Ⅱ.应用

应用文献3提出的理论,针对钢板振动辐射声进行了实验研究,讨论了辐射机理以及辐射的声能量.点辐射阻抗系数之间存在的色散关系是一对一的,不仅适合光滑曲线,而且对离散的尖锐波峰也能适应.振动表面在向声场辐射声能量的同时,也从声场吸收声能量.     

基于声辐射模态讨论声能量辐射与传递

声辐射模态表示了振动声源表面的辐射模式。基于声辐射模态讨论了振动声源表面声能量辐射和声场中声能量传递的性质,给出声能量辐射和传递的模式。采用表面声强描述振动声源表面的声能量辐射,采用声强描述声能量在声场中的传递。表面声强和声强可分解成两部分,一部分将辐射的声能量传递到远场;另一部分表现为振动声源与声场之间的能量交换。针对矩形板分析了声能量辐射和传递,数值计算结果与理论结果一致。结果表明基于声辐射模态讨论声能量辐射与传递是可行的和有效的。     

结构振动模态声辐射理论及试验研究

从结构振动声辐射的一般规律、自由声场的声功率辐射理论和结构振动模态原理入手,对结构振动模态的声辐射与外加激励、模态参数之间的关系进行了理论推导和研究,得到,当激振点不变,振动模态辐射的平均声压级的变化量与激振力级的变化量之比为1;若激振力不变,任意两点处激振振动模态辐射的平均声压级的变化量与相应点振型元素级的变化量之比为1.对以上结果试验验证表明:理论值与实测值基本相符.     

水下球壳振动的非线性声辐射

本文研究理想流体中薄质球壳受激振动辐射声波的非线性传播。非线性声场根据Kelly和Nayfeh的重正化方法获得,考虑声载荷的球壳振动响应根据Junger等人的球函数展开法获得,本文将二者结合,分别计算球壳受不同频率和不同分布的外力激励所产生的振动响应、微波形成前的声波波形以及前两阶波(包括一阶、二阶谐波及和、差频波)随频率、距离、方向等的变化曲线,同时与线性理论比较,分析了非线性波的产生与传播规律。     

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。     

有源约束层在对结构声辐射控制中的应用Ⅰ.理论分析

利用变分法分析了有源约束层的功能关系,并运用到结构声辐射的控制研究中.理论分析表明:外力对结构所做的功,一部分由有源和无源阻尼耗散;另一部分则以声波的形式耗散出去.它为结构声控制提供了新的方法。     

液体性质与吸收能量对激光致声特性的影响

建立了激光致声的产生和测量系统,对蒸馏水、酒精和甘油中的激光致声进行测量分析,分别计算了这3种透明液体在体积模量(0.2~7.0 GPa)、动力粘性系数(0.001~30.000 Pa·s)和所吸收激光脉冲能量(10~400 mJ)变化时对应的激光致声的相关数值。实验和数值计算结果表明：激光致声的主频、峰值声压和声能随着透明液体体积模量的增加而增加;激光致声的峰值声压和声能随着动力粘性系数的增加而减小,随着击穿区所吸收的激光脉冲能量的增加而增加;动力粘性系数和击穿区所吸收的激光脉冲能量对主频的影响不明显。     

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。     

流体通过二维振动翼型的声辐射研究

推导有均流时二维运动物体的声辐射公式,研究了粘性流体通过二维翼型的声辐射。数值计算结果表明:在不同雷诺数时,声压随时间的变化不同;小雷诺数时,具有规则性,而大雷诺数时,具有非规则性,这是由于多个涡之间的相互作用而引起的;流体通过绕弹性中心的振动翼型引起的声辐射大于流体通过固定翼型的声辐射,单级子项对声场的贡献不容忽略。     

流体通过涡激振动机翼的声辐射研究

为了有效地降低涡激噪声,研究了粘性流体通过涡激振动机翼的声辐射。采用Navier-Stokes方程描述二维机翼的流固耦合运动,用弹簧系统代替实际固体变形产生的回复力和力矩,翼型的运动是两个自由度,即垂直于来流的振荡和转动振荡;为了模拟涡激振动,机翼的初始攻角取得比较大,以便产生周期性的旋涡脱落及周期性的流体动力,后者与弹簧系统相耦合,引起振动,用Lighthill声比拟方法研究了由此引起的声辐射。计算结果表明:当涡脱频率和机翼的固有的振动频率一致时,发生锁定的现象,此时的声辐射达到最大。     

阻尼贴片式高速列车车轮振动声辐射试验分析

为了研究辐板不同阻尼贴片装置对高速列车车轮的减振降噪效果,在半消声室内进行标准车轮与阻尼贴片式车轮自由状态下的振动声辐射试验研究,并基于有限元法对车轮模态进行了仿真计算。研究结果表明：施加辐板阻尼贴片后,两种阻尼贴片车轮的固有频率与标准车轮相比变化不大,但对于频率在1600Hz以上各阶模态阻尼比显著增加。径向与轴向激励下的降噪效果均达到10dB(A)以上,可见两种阻尼贴片装置均具有良好的降噪效果。其中在多了0.3mm铝合金薄板的情况下,W2车轮的降噪效果要略优于W1车轮,轴向激励下更加明显。     

结构振动声辐射的H~∞控制实验研究

基于 Ｈ∞控制理论,建立了结构振动声辐射反馈力控制模型,将反馈控制器设计问题转化为标准 Ｈ∞控制问题求解。建立了一套以 ＴＭＳ３２０Ｃ３０数字信号处理芯片为核心的封闭空间弹性壁振动声辐射Ｈ∞控制实验系统。实验取得了在指定频带上噪声最大下降 ７ ｄＢ的良好效果。ＰＡＣＳ数： ４３．２０, ４３．４０, ４３．５０     

近表面弹性性质连续变化材料中激光声表面波的理论研究

基于金属材料近表面层弹性性质（杨氏模量）的连续变化,建立了一种激光在基底上的梯度材料中激发声表面波的理论模型,并用有限元方法模拟了脉冲激光作用于材料上表面激发出的超声波及其传播过程.讨论了表面层厚度的变化以及表面层弹性性质的变化对热弹条件下产生的声表面波波形特征的影响,并分别计算了两种情况下的声表面波的相速度色散,得到了两种情况下声表面波的变化规律.     

水下声辐射激励水表面声波的特征参数测量

采用激光干涉方法对水下声辐射激励水表面声波的特征参数频率和振幅进行了测量研究。从理论上对水表面声波激光相干测量信号的频谱构成进行了分析,在此基础上提出了水表面声波两个重要声学参数频率和振幅的解算方法,并通过数值仿真进行了验证。搭建了一套简单的激光干涉测量实验系统,对不同频率和声压激励的水表面声波进行了测量实验,验证了水表面声波频率和振幅解调方法的准确性。对水表面声波横向传播的振幅衰减现象进行了初步的实验研究,结果表明水表面声波的频率越高,振幅的横向衰减越快。研究表明激光相干检测方法能够准确地实现水表面声波振幅和频率的测量。     

弱耦合封闭声腔的声辐射模态理论与计算

有源结构声控制是耦合封闭声腔的声辐射控制的有效方法。在此前的研究中有学者提出了\     

加肋双层圆柱壳振动声辐射数值计算分析

利用有限元软件ANSYS和边界元软件SYSNOISE对一双层加肋圆柱壳的水下受激振动与声辐射作了数值计算分析研究.该双层柱壳为环向加肋,并且两端带有半球帽.利用ANSYS软件数值计算了双壳的轴对称模态,及当双壳在水下受点力激励时外表面的法向位移、法向质点振速及表面声压和法向声强的频率响应。然后,将法向位移数据传递给SYSNOISE软件,利用边界元技术计算了双壳的辐射声功率及辐射效率的频率响应,及其近场的声压和声能流分布和远场指向性。     

水中阻尼复合箱体结构的振动声辐射特性研究

基于结构有限元法和声学边界元法,建立弹性层-粘弹性层-外部声场耦合声振数值计算模型,对敷设阻尼材料的壳体结构在水中的振动声辐射性能作了系统的研究。研究结果表明:敷设粘弹性阻尼层使结构振动响应和声辐射水平明显降低,其减振降噪的效果与阻尼层的几何尺寸、物理参数和外激励频率有关;同未敷设阻尼层的弹性结构相比,敷设粘弹性材料的方箱结构在水中的振动响应,受流体可压缩性的影响不大,同时,不同流体边界条件(自由液面和刚性壁面)的影响也相对减弱。     

声辐射问题中的模态分析:I理论

针对复杂振动表面的声辐射问题,提出一种模态分析方法。在振动表面上所有法向振速分布构成一个Hilbert空间;并在此Hilbert空间中,定义了一个包含声辐射性质并且是线性自伴正的算子。通过这个算子,确定了在Hilbert空间中的一组基函数,作为辐射模态,描述了振动表面的辐射模式。基于辐射模态,应用Helmholtz单层势构造了一组声场基函数,作为声场分布模态,描述了辐射声场的分布模式。声辐射行为可用辐射模态和声场分布模态展开表示。一种模态分析的方法引进声辐射问题的研究之中。     

水中弹性球壳的共振声辐射理论

为了深入认识水中结构的声辐射机理,木文提出一个称为共振辐射理论(ResonanceRadiationTheory-RRT)的新理论。它是由共振散射理论(ResonanceScatterinyTheory-RST)推广得到的。对于一个在内壁简谐力激励下的水中弹性球壳,从经典的Rayleish简正级数解出发导出了共振辐射公式。水中薄钢球壳的辐射分波的数值计算表明,辐射形态函数与散射形态函数相似。由复共振极点参数按照共振辐射公式合成的辐射声功率曲线与严格理论的计算结果符合良好。     

自由液面和刚性壁面对结构振动声辐射的影响

在边界元理论的基础上,建立了半无限流体域中、特别是与无限大平面接触的结构流固耦合振动方程,计算了方箱的固有频率、振动响应及声辐射,探讨了自由液面和刚性壁面对结构的固有频率、振动响应和有关声学物理量的影响,并讨论了板厚、结构阻尼、结构与无限大平面的距离等有关因素。研究结果表明:自由液面和刚性壁面对结构的固有频率、振动响应及声辐射的影响是不容忽视的。