覆盖粘弹性层的水中双层弹性球壳的回声特性

首先建立根据覆盖层实测数据估算粘弹性参数的方法.在此基础上利用粘弹性、弹性理论和分离变量法导出覆盖有粘弹性展的水中双层弹性球壳回声的Rayleigh简正级数解.计算比较了覆盖和不覆盖粘弹性展的双层弹性球壳的形态函数.给出了窄脉冲和长脉冲入射时的回波波形.计算表明,覆盖粘弹性层后形态函数在低频时基本不变,随着频率的升高而逐渐降低.窄脉冲回波的波形分析指出,覆盖粘弹性层后不仅镜反射波的幅度降低,表面弹性波(SEW)的幅度也随之降低.     

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。     

水中双层无限长圆柱壳体声散射

研究水下双层无限长圆柱壳体的声散射。采用弹性薄壳理论和Fourier变换方法导出了散射声场的解析解。并分别计算了平面波正横和斜入射单层和双层无限长圆柱壳体的远场散射形态函数。计算表明在不同的入射角,由于不同类型的弹性波被激励,散射波呈现不同的特性。通常双层无限长圆柱壳体的散射特性由外壳、内壳和中间耦合水层共同作用决定。但外壳很薄、内壳较厚、水层较薄时,无限长充水双层圆柱壳体的低频散射特性主要由单层内壳决定。当然这时外壳的共振特性也不能忽略。     

双层加肋球壳回波现象分析

双层加肋壳体是水下目标的典型结构。实验观测到双层加肋球壳回波的频率-角度谱在角度域呈现强烈的周期性振荡,在2 kHz～10 kHz频率范围内,这种振荡从低频到高频越来越明显。为了解释所观测到的现象,利用修正的板块元算法(Modified PEM)计算了不同入射角、不同频率下双层加肋球壳的回波,并与实验结果进行了对比分析。结果表明,目标强度随入射角的周期性剧烈起伏主要是由壳间肋板声散射导致的。     

部分充水有隔板弹性球壳的声散射

根据弹性体运动方程和目标散射的积分方程,应用有限元和边界元方法(FEM/BEM)研究部分充水、结构弹性球壳的声散射特性,并计算了球壳内有、无隔板和部分充水情况的归一化散射形态函数,分析了谐振散射机理。结果表明,部分充水、无隔板球壳的谐振特性主要与充水情况有关,谐振是由内部水介质与球壳共同作用产生的;部分充水、有隔板球壳的主要谐振特性与无水情况的特性相差不大,内部水层中的声场较弱,说明谐振特性主要由球壳和隔板决定,但是,隔板一侧充满水时,球壳的散射特性与部分充水情况有很大不同。     

水中分层弹性球壳高频时域回波的声学编码研究

针对水下集群目标及敌我目标识别的难题,该文提出了一种基于水中分层弹性球壳高频时域回波的声学编码原理及方法。推导了水中4层弹性球壳目标散射声压的简正级数解,并与有限元结果进行了对比验证。通过构造高频主动声呐的探测脉冲信号,与4层弹性球壳声传递函数的简正级数解做卷积运算,获得了目标的时域回波脉冲序列。研究了分层弹性球壳的厚度、各层材料属性、排布顺序等对时域回波特征的影响规律,提出了基于时域回波特征的声学编码方法。研究表明：利用水中分层弹性球壳目标高频时域回波特征能够实现声学编码,回波结构稳定,且不受限于探测方向。通过携带或安装这种分层弹性球壳结构,有望识别水下航行体/悬浮体等目标。该文的研究对水下目标的主动探测身份识别及导航等具有一定的参考价值。     

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。     

充水圆柱壳声散射的环绕波分析

研究了内部充水圆柱壳散射声场的构成。采用弹性薄壳理论和Sommerfeld-Watson变换(SWT)方法导出散射声场的解析解。数值搜索环绕波的复波数极点,比较圆柱壳体内部真空和内部充水两种情况下表面环绕波的相速度、衰减等性质。用镜反射波和环绕波的叠加合成反向散射形态函数,与简正级数解符合良好。计算流体附加环绕波的回波时序并与实验数据对照。结果表明,流体附加环绕波的再辐射是内部充水圆柱壳的形态函数出现更加丰富的共振峰和回波结构形成的重要原因。     

有吸收流体介质中典型弹性壳体的共振散射

研究了环境流体有吸收时弹性球壳和圆柱壳的共振散射特性。利用严格弹性理论和分离变量法导出的经典简正级数解仍然成立。但是,散射形态函数要根据介质吸收而进行修正,否则将得到不合理的结果。重新定义了有吸收介质中的反向散射形态函数,计算了各种吸收条件下中空和有固体填充物的弹性球壳和圆柱壳的形态函数。结果表明,环境流体的吸收导致中频段的吻合共振显著减弱,但对壳内填充物的低频共振影响较小。     

水中有限弹性柱的回波结构

本文研究短脉冲从有限弹性圆柱上的回波结构。强调指出,在倾斜入射情况下回波仍然包括两类散射波:(1)几何散射波,即棱角波。(2)弹性散射波,即与柱体的弹性有关的波。几何散射波是由柱体的几何不连续性反射的波,它基本上与物体的材料无关,利用Kirchhoft近似可以导出刚性柱棱角波的完整表示式。倾斜入射情况下的弹性散射波不同于无限长柱的环绕波。实验观测到两类由弹性表面波的再辐射产生的回波:径向表面反向散射波和纵向表面反向散射波。这是根据回波的出现时间和倾角,以及空气中的对比实验而辨认的。它们是由沿径向和纵向反向传播的Rayleigh波的再辐射产生的。     

载流双层壳的声振特性研究

本文对内外壳间具有轴向均匀流的无限长同轴圆柱体弹性薄壳(以下简称双层壳)的声振特性进行了研究。采用壳体与流体充分耦合模型,分析了钢壳-水流以及铝壳-气流两个壳-流耦合系统以呼吸模态(n=0)和梁模态(n=1)振动时的频散特性,并讨论了流动对这两个系统的频散曲线的影响。     

敷设阻尼材料的双层圆柱壳声辐射性能分析

研究了外层壳上敷设粘弹性阻尼材料的双层壳体的振动和声辐射性能,采用经典Flugge微分算子描述壳体的运动,敷设粘弹性阻尼材料的双层壳体的粘弹性阻尼层的运动用三维Navier方程描述,将阻尼沿厚度方向的位移用泰勒展开表示,利用位移和应力的连续性边界条件建立振动方程。详细讨论了阻尼层厚度、弹性模量、损耗因子及静水压缩因子等参数对双层壳体振动和声辐射的影响,表明阻尼材料的弹性模量越高,阻尼层越薄,损耗因子越小,壳体的辐射声功率越高;对于较高频率的激励,必需考虑阻尼层质量的影响,选择密度低的阻尼材料对减振降噪有利。     

水中充气弹性椭圆柱壳上的圆周波

本文是实验研究水中充气、不同离心率的铝和紫铜椭圆柱壳上的圆周波.实验观察到对称型圆周波和反对称型圆周波,发现它们的传播速度与弹性壳的曲率无关,并在理论上同水中弹性板内的对称型拉姆波和反对称型拉姆波的传播速度相一致.     

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。     

水下弹性球壳被激振动和辐射声的时域特性研究

本文在时域上对水下球壳在球冠形均匀单频填充脉冲力源作用下的振动和辐射声问题进行分析和计算。结果表明:在长脉冲力作用下,根据填充频率不同,会激起不同模态振动和产生长的共振辐射声或拍频辐射声,但有一部分模态对远场声辐射的贡献甚微;在短脉冲力作用下,脉冲波在球壳上传播一般会发生展宽和变形。文中还应用DAA2方法简化水——壳体耦合关系和边界元方法计算辐射声场。与精确解比较可知,DAA2方法的结果是令人满意的。     

Au/Au2S复合纳米球壳微粒的发光特性

观测了金纳米球壳微粒（纳米级Au2S介质外包裹一层纳米级厚的金壳）的荧光光谱,与块状Au2S的荧光峰相比,金纳米球壳的荧光峰蓝移到蓝绿区域,蓝移的主要原因是核－壳纳米复合结构中的表面态和量子尺寸效应。     

Au-Ag合金纳米球壳光吸收和后向散射特性的优化

为了找到光吸收和后向散射特性更好的纳米球壳,利用双层同心球的Mie散射理论和介电函数的尺寸修正模型定量分析了 Au-Ag合金纳米球壳的内核半径、外壳厚度、合金成分和周围介质对光吸收和后向散射特性的影响.结果表明,当Au的摩尔分数为50％,步距为0.01 nm,内核分别为Si02和真空情况时,Au-Ag合金纳米球壳的体积...     

阻尼材料敷设方式对双层壳体声辐射性能的影响

研究了内、外壳体敷设粘弹性阻尼材料的有限长加肋双层圆柱壳的振动和声辐射性能,采用经典Flugge微分算子描述壳体的运动,运用Helmholtz波动方程和壳体表面的边界条件来求解位于内、外层壳之间的环形流场,并利用傅氏变换,可以求出声压的表达式,粘弹性阻尼层的运动用三维Navier方程描述,将阻尼沿厚度方向的位移用泰勒展开表示,利用不同的位移和应力的连续性边界条件分别建立了无阻尼以及三种阻尼材料敷设方式的振动方程,并用数值计算讨论了光壳和三种阻尼材料敷设方式对三种壳间连接形的双层壳体振动和声辐射的影响,结果表明敷设阻尼材料能降低壳体的辐射噪声,并且内壳敷设阻尼比外壳敷设阻尼的减振降噪效果好,内外壳均敷设阻尼材料的减振降噪效果最好。     

平面声波斜入射到水中无限长圆柱壳体的纯弹性共振散射

斜入射情况下水中弹性圆柱壳体的共振声散射问题至今还很少被研究。本文导出了平面声波斜入射时水中无限长圆柱壳体纯弹性共振散射函数的简单而明显的表达式。针对中空铝圆柱壳体(b/a=0.8)详细计算了不同入射角时纯弹性共振散射的分波共振谱,同时还给出了远场反向散射形态函数及其刚硬背景隔离,发现形态函数受吻合频率的影响很大。文中详细计算了斜入射时无固次复频率平面上的共振复极点分布,并由此计算了不同入射角时各阶共振模式,特别是附加共振模式所对应螺旋环绕波的相速度频散曲线。这些结果十分有助于认识声波斜入射下圆柱壳体的共振和再辐射的物理本质。     

水中弹性结构声散射和声辐射机理——结构和水的声-振耦合作用

从三个方面综述水中弹性结构声散射和声辐射的机理,特别强调声-振耦合或流体负荷作用。首先从阻抗的角度讨论声-振耦合作用。对于典型问题散射和辐射声场可以用阻抗的形式表示,系统的总阻抗等于机械阻抗和辐射声阻抗之和。表面振速只依赖于总阻抗,而声辐射依赖于辐射声阻抗与总阻抗之比。总阻抗等于零给出系统的特征方程,方程的根就是声场函数的极点。其次应用共振散射和辐射理论讨论声-振耦合作用。此理论将声场表示成各种共振再辐射模态的叠加,从振动的角度揭示声-振耦合机理。已经证明,模态的再辐射效率近似正比于复频率极点的虚部。第三,应用基于Sommerfeld-Watson变换的表面弹性波理论讨论声-振耦合作用。此理论将声场表示成各种表面弹性波-环绕波的再辐射的叠加,从波动的角度揭示声-振耦合机理。也可以证明,环绕波的再辐射效率近似正比于复波数极点的虚部。