低频室内声散射计算机模拟方法

近年来,声散射的模拟成为室内声场计算机模拟研究的重点。现有的方法一般是依据壁面性质(结构、粗糙度等),利用经验确定散射系数,并基于该系数来模拟室内散射声能的分布。这种方法在低频情况下的精度较差,主要原因是忽略了在低频声场中起重要作用的波动现象。为此,本文提出一种新的计算壁面散射的模型,该模型既可考虑壁面上产生的散射声能,又可计算因壁面边缘衍射而产生的散射声能。文中通过模拟和实测数据的对比,分析验证了该模型的有效性,并给出了表面散射系数的取值规则。     

海洋声远距离传播测量数据中潮汐信号预报的计算机模拟

通过长期监测声波在海洋声道中远距离传播的时间,以对全球海水平均温度的变化进行观测时,对于潮汐的影响必须加以修正。本文讨论ATOC项目中潮汐信号预报的计算机模拟。基于潮汐信号的线性模型,根据在一段预定时间内每隔4小时测量一次所得到的数据,利用伪逆矩阵法可对潮汐所引起的传播时间变化进行预报。传播时间的这种变化是正压潮在整个声波传播路径上所产生的总效果。为了得到所要求的预报精度,必须能估计出包括长周期分潮在内的所有分潮,并分辨一些频率非常接近的谐波分潮。为此采样期不应短于18个月。在建立潮汐模型时,分潮频率是唯一需要用到的参数。由于所有天文分潮的频率都能十分精确地知道,而非天文成分对声波传播的影响很小,因此在线性模型中包括尽可能多的分潮即可有效地减小预报误差。量化是预报误差的主要来源之一。通过对多径信号的平均能有效地减小量化误差。     

室内声场的声像法计算机模拟

本文根据声像模型提出一适宜的算法。原则上,利用该算法能模拟符合简化条件的任意形状房间内某点与声源间的脉冲响应。并由此得出其它声学参数。脉冲响应模拟图样与现场实测图样较为吻合。此外,还就吸声材料分布及房间形状等因素对房间内某点声场的影响作了模拟运算。     

非线性声参量计算机模拟成像

非线性声参量B/A是生物组织超声辨认的一个重要的新参量.本文从Burgers’方程出发分析了有限振幅平面声波在层状介质中的非线性传播理论,并将它用于二次谐波的声成像,利用通常的CT算法而得的二次谐波数据进行了非线性声参量的计算机模拟成像,用滤波逆投影算法进行图像重建,对简单的样品模型得到了较好的非线性声参量断层图像.     

考虑界面声散射的室内声脉冲响应计算机仿真新算法

本文提出一种考虑界面声散射的室内声脉冲响应的计算机仿真新算法，该算法通过应用动态堆栈和虚拟内存，解决了模拟了中计算可能失运控制的问题，作为例子，文中对二个矩形房间的声脉冲响应进行了仿真。     

三层楼房烟气传播的计算机模拟

一、引言 受浮力影响的流动、传热传质和燃烧过程广泛地存在于周围环境和工程设备之中,例如建筑物内火灾烟气是引起人员伤亡的主要因素,烟气在强烈的对流和扩散作用下传播速度比火焰快得多。它既能使人缺氧窒息或中毒,又能使环境的能见度降低、视距缩短,因而我们需要了解建筑结构排风系统、火源强度等对烟气传播的速度和范围的影响,以便合理地进行建筑物的防火设计,求得人员伤亡的减少,这是比较典型的受限自然对流传热传质问题。     

基于声传播算子的声源定位实验模拟方法研究

声传播算子是一种高效的时域声场计算方法,它能够很方便地计算出给定系统参数下任意时刻任意位置的声场变化情况,本文采用这种方法计算所得的二维房间声场信息进行传声器阵列的声源定位仿真实验。计算结果表明,用该方法获取的阵列数据能有效地应用于阵列信号处理算法中,准确地估计出初始高斯脉冲声源的方向。声传播算子声场计算方法能为传声器阵列声源定位的实验提供方便,使得传声器阵列声源定位算法在不同混响时间的鲁棒性实验研究变得更加简捷。     

有限长号筒中非线性声传播的数值模拟研究

研究了大振幅活塞声源经有限长号筒向外辐射声波的非线性声学问题。采用具有频散保持特性的高精度计算格式求解了适用于变截面管道的一维非线性声场模型,并考虑到声波的非线性畸变及管口处的声反射,加入了宽频时域声阻抗边界条件。宽频阻抗模型的共轭复数系数采用优化拟合方法近似求解,并采用递推卷积算法快速求解出时域声阻抗。在弱非线性条件下模拟指数形号筒中的声传播取得了与已有实验相一致的结果,表明模型能够描述声波非线性畸变带来的宽频特性。进而采用本模型数值模拟了大振幅活塞声源在双曲形、锥形、指数形和正弦形号筒中的非线性声传播问题,结果表明号筒出口声压级受活塞振动速度、频率以及号筒形状的影响,并分析讨论了波形畸变与号筒几何形状之间的关系。     

有限长号筒中非线性声传播的数值模拟研究

研究了大振幅活塞声源经有限长号筒向外辐射声波的非线性声学问题。采用具有频散保持特性的高精度计算格式求解了适用于变截面管道的一维非线性声场模型,并考虑到声波的非线性畸变及管口处的声反射,加入了宽频时域声阻抗边界条件。宽频阻抗模型的共轭复数系数采用优化拟合方法近似求解,并采用递推卷积算法快速求解出时域声阻抗。在弱非线性条件下模拟指数形号筒中的声传播取得了与已有实验相一致的结果,表明模型能够描述声波非线性畸变带来的宽频特性。进而采用本模型数值模拟了大振幅活塞声源在双曲形、锥形、指数形和正弦形号筒中的非线性声传播问题,结果表明号筒出口声压级受活塞振动速度、频率以及号筒形状的影响,并分析讨论了波形畸变与号筒几何形状之间的关系。     

声波在一维易膨胀介质中传播的计算机模拟

建立了一种新的介质模型，其弹性模量在声波处于压缩状态时较大，而在膨胀状态时较小. 在这种介质中，纯的压缩或膨胀波的传播特性与一般弹性介质类似，只是它们分别以压缩声 速或膨胀声速传播.但当它们在某一区域中同时存在时，它们之间会相互耦合，产生非常强 的非线性效应.对这两种波在对行和追赶两种情况的耦合特性作了详细地模拟计算.结果显示 在两种情况下，压缩波和膨胀波的耦合均会造成体系的膨胀.体系的膨胀与压缩弹性模量和 膨胀弹性模量的相对差有关.此外，还对弹性模量随声波压力连续变化的体系进行了模拟计 算.结果证实由非连续变化的弹性模量所得的结论可由连续变化的弹性模量的极限情况得到. 关键词： 颗粒物质 声波 弹性介质     

微晶玻璃中的声传播

本文把悬浮液中的声学处理方法应用到微晶玻璃中,导出了微晶玻璃中声速和声衰减系数随结晶度变化的表达式,并通过实验进行了证实。     

单向声传播结构研究

受到电子二极管整流效应的启发,对单向声传播结构展开了一系列的理论与实验研究：将超晶格结构与非线性声学材料组合构成了可实现声整流效应的声二极管结构;通过将反对称弹性结构引入到复合结构板来产生Lamb波的不对称模式转化,设计了可实现Lamb波单向传播的线性声学结构;基于声子晶体的部分禁带特性,在有限尺度声学系统中设计并实现了单向声学波导结构;设计并实现了由纯板与声栅构成的声单向传播结构,具有小尺寸与高效率的特点,且声波出射角度可调;基于声学梯度材料设计了可在极宽频带内实现不对称声传播的声学结构。     

西太平洋远距离声传播特性

声信号在海水中能够传播上千千米,远距离声传播与近距离声传播的特性不同.本文利用西太平洋声源与接收最远距离近2000 km的水声实验数据,对实验海区的海洋环境信息、实验使用的接收垂直阵信息进行处理,分析大洋完全声道环境下,远距离声传播能量衰减规律和多途到达结构特性.在远距离传播能量衰减规律方面,随着传播距离增大,海水吸收对声能衰减的作用凸显,海水吸收系数的选取对声场能量预报的准确性至关重要.较低频信号海水吸收较小,中心频率100 Hz的声信号,传播距离从1000—2000 km,传播损失仅增大6 dB左右.深海声道远距离声传播多途到达结构特性方面,实验海区温跃层声速较高,使得到达接收点的本征声线数目更多,多途到达结构更复杂,海面反射声线形成的到达结构处在整体到达结构的靠前位置,且能量相对较强;受西北太平洋副热带模态水的影响,声速剖面存在双跃层结构,导致部分声线到达接收点的时间较早,多途到达结构在时间轴上的长度延长.     

声空化泡对声传播的屏蔽特性*

该文介绍了声空化液体中声波被反常吸收的现象,即驱动声压越大,吸收越强,远场声压越低。研究给出其物理机理是高声压导致强空化,空化泡吸收驱动能量辐射高次谐波,高频声波更易被液体吸收,最终形成更低的远场声压。为了克服空化屏蔽,改善声空化的均匀性,提出了改变工作液体的空化阈值的思路。并就简单的双层液体系统进行了计算和实验,结果证实这种思路的正确性。     

实验室内模拟地磁的翻转

每20几万年左右地球的北极和南极相互转换位置．谁也不知道是什么原因使地球磁场发生这种翻转．最近法国的一个研究组在实验室内重现了这一现象．他们将放在容器中的160升的熔化的钠加热到110℃以上，并用两个向相反方向旋转的螺旋叶片使熔化的钠不停地做涡旋运动，这样模拟地球核心熔化的铁的转动．由此产生的电流产生出磁场．这时他们监视磁场的强度和方向．当他们偶然使一个叶片的速度为16Hz而另一个为22Hz时，发生了一种奇特的效应：整个样品的磁场方向开始翻转，翻转的间隔为10秒到180秒之间不等．     

声场的计算机模拟

本文首先评述两种主要的计算机模拟方法:Monte Carlo法和声线法;然后用本文发展的扩散反射声线法研究房间形状、吸声器分布以及吸声系数对混响的影响;最后以一个模拟教室为例,计算其混响时间,前80ms反射声的方向分布等声场参数,说明计算机模拟在房间声学中的应用。     

STIM的计算机模拟

给出了建立计算机模拟STIM实验的理论模型及据此开发的软件.该软件用第4代面向对象的编程语言C ++^[1,2]编写而成、可在Windows 9X/NT等操作平台上运行,其界面友好,操作方便,具有良好的与用户交互的功能.该软件可方便地定义探测器的分辨率、扫描空间的分辨率、灰度或彩色调色板、样品的元素组成及其空间分布,可对在真实实验条件中存在的任意旋转角度进行扫描,还能自动完成360°旋转扫描,并将扫描的数据和图像结果存盘.该软件采用了最新的多线程处理技术^[3-6],极大地提高了运行速度,并可随时暂停或终止扫描,无须等到扫描结束.同时给出了一些简单样品的模拟计算结果,并进行了分析和讨论.     

水下声传播的发展及其应用

文章介绍了水声学中的基础研究领域水下声传播影响因素和研究进展,分析了海洋环境因素对水下声传播的影响机理,给出了不同类型海域以及不同季节的水下声传播特征。文章还列举了目前水下声传播研究的热点问题：水下三维声传播和复杂海洋环境下的水下声传播不确定性研究,并阐述了它在目标探测研究中的应用。最后文章着重讨论了水下声传播的重要应用之一——自适应匹配场处理技术。     

一维非稳定流中的声传播

本文导出一维非稳定流中的声传播方程。对于随时间t缓慢变化的低马赫数流场,这是一个包含马赫数M及其变化率∂M/∂t的二阶线性双曲型偏微分方程。相应的解析解也已求得。
分析表明,当由简谐声源所发射的声波在一维非稳定流中传播时,对于某一确定位置,其声压幅度除随时间周期变化外,还受到M和∂M/∂t的影响。这种影响随着传播距离的增加而增加。当传播距离足够大时,这种依赖关系将趋于某个极值。从频域角度来看,由于流的不稳定性,单频声波在传播过程中将渐变成为宽带声。呈现明显的非线性效应。     

圆管三维声传播数值计算

本文实现了具有吸声衬里的圆管内三维声传播计算,提供了全部数值计算方法和差分格式。并讨论了吸声材料各种不同的周向布置对声衰减的影响。计算结果表明,面对面的周向布置声衰减效果最好。