有源约束层在对结构声辐射控制中的应用:Ⅱ.数值计算

基于前文^[1],本文给出了有源约束层振动的稳态响应的解和振动结构辐射声场的表达式,详细讨论了有源约束层的阻尼机制,并比较了有源约束层(ACL)和无源约束层(PCL)处理以及传统的有源控制(AC)方法在结构振动控制中的性能.数值计算的结果表明:利用能量耗散机制,有源约束层确能有效地实现减振、降噪的目的.     

沟槽深孔微差爆破的工程实践和数值模拟

以工程实践和动力有限元程序分析沟槽深孔微差爆破问题。探讨了沟槽内岩块的运动规律,以及深孔微差爆破的作用机理。结果表明,基于工程实践的数值模拟,能较客观地反映爆破破岩的动态过程,并为爆破设计提供理论依据。     

次声管道降噪滤波器优化设计

提出了基于声学响应模型与群差分进化算法的次声管道降噪滤波器优化设计方法,在理想条件和工程实践两种情景下设计了管道滤波器的结构参数并仿真分析了降噪性能表现。结果表明:（1）理想条件下的设计结果在约0.1～0.8 Hz的频带内取得了5 dB以上的降噪性能提升,最大提升达到12 dB。（2）工程实践情景的设计结果在各种环境风速中最大可以取得约3dB的性能提升。（3）大风速条件的优化设计可应用于环境风速未知或变化较大的场景。分析结果表明所提设计方法可以有效设计管道滤波器,优化设计的管道滤波器在降噪性能上优于传统管道滤波器。     

一种用于立体声声学回波消除的新型鲁棒梯度法格梯形自适应滤波算法

提出了一种使用编码器−时序建模结构的时延估计方法来估计声学回声抵消中传声器信号相对远端信号的时延。该方法以短时傅里叶变换域的远端信号和传声器信号作为输入特征, 通过复数卷积神经网络构成的编码器提取带有相位信息的高维特征, 利用循环神经网络学习两输入信号之间的时延关系, 构建了从信号到时延的映射。仿真实验结果表明, 相比WebRTC-DE和GCC-PHAT, 所提方法的优势有: (1)模型的参数量和计算量不受时延长度影响; (2)有效缩短了时延估计的收敛时间和跟踪时间; (3)在长混响和双端对讲的情况下具有更小、更稳定的估计误差和标准差。将使用编码器−时序建模结构的时延估计方法与自适应回声抵消级联的实验验证了新方法的有效性。

     

爆炸荷载下岩石破坏的数值流形方法模拟

为了更好地利用数值流形方法对动力学问题进行分析,在对原数值流形方法中的动力学问题求解思想进行分析的基础上,采用动力有限元方法中的Newmark法对该算法进行了改进。改进后的数值流形方法与原来相比具有三个明显的优势：（1）当选择合适的参数后,该方法能够保证解的无条件收敛;（2）可以采用比原算法大得多的时间步长;（3）充分考虑了动力学问题中的阻尼效应。最后通过一个算例说明了改进后的数值流形方法能够很好地模拟岩石在冲击载荷作用下破坏的全过程,克服了有限元法不能模拟岩石破坏后块体运动情况的不足。     

消声管道声学性能计算的二维等几何有限元方法及应用

将等几何有限元方法应用于消声管道的声学性能计算,使用二维等几何有限元方法求解管道截面的声学特征值,考虑了存在穿孔边界和吸声材料边界的情况,进而使用特征值计算消声管道的传递损失。对包覆式消声管道进行传递损失的计算,结果与二维有限元方法吻合较好.对圆形截面的特征值计算结果表明,在计算量相同的情况下,等几何有限元方法取得了比传统有限元方法更好的计算精度.在不同结构参数条件下对消声管道的声学性能进行计算,结果与三维数值方法吻合良好。方法能够在宽频范围内较好地预测消声管道的传递损失。     

同心圆环阵列模态波束形成器设计

针对贝塞尔函数零点造成的模态波束形成器性能损失的问题,提出了基于均匀同心圆环阵列的模态波束形成器设计方法。从阵元域出发,建立了阵元域和圆谐波域之间的转换关系,推导了圆谐波域阵列信号处理表达式,其中重点推导了延时求和、最小方差无失真响应和多约束波束形成器的设计方法。理论证明了在平面各向同性噪声场中的基于同心环阵的圆谐波域最小方差无失真响应波束形成器等价于相位模式波束形成器。在该结论的基础上,综合考虑相位模式波束形成器在一定频率范围内的稳健性和指向性,提出了一种同心圆环阵列的内环半径优化方法。使用16元双环阵列对本文提出的波束形成算法进行仿真和实验,结果表明:同心圆环阵列能够较好地解决贝塞尔函数零点问题;其中多约束波束形成器能够在多个关联的性能指标之间取得合理的折衷,实现优于相位模式和延时求和波束形成器的声源定位性能。对内环半径优化方法进行仿真和分析结果表明,该方法得到了相较于传统方法更优的阵列结构。     

220 GHz三级串联交错双栅慢波结构

提出了一种220 GHz三级串联的交错双栅行波管结构,针对影响整体传输性能的核心部件输入输出耦合器进行了详细分析,并以此为基础设计了串联交错双栅慢波结构。通过数值模拟分析,确定了一种由齿深渐变光栅和半圆同心弯头组成的新型输出输入耦合结构。整管粒子仿真结果显示慢波结构内部没有出现振荡现象,且在220 GHz达到了30 dB增益,3 dB带宽达到23 GHz,有效改善了该类串联结构由于多个电子注加载通道造成的行波管传输特性下降问题。     

太赫兹全金属光栅工艺中光刻胶内应力

建立了光刻工艺中内应力的三维有限元分析模型,采用热-结构耦合分析,研究了胶膜厚度、后烘温度以及降温速率对SU-8胶层中的内应力产生的影响。综合以上因素发现,较胶膜厚度和后烘温度,降温速率对胶膜应力影响最大,降温速率越小,胶膜内应力越小,当降温速率小于6 ℃/h时,进一步降低降温速率对内应力影响不大。根据上述仿真结果进行了全金属光栅的工艺实验,发现与内应力相关的问题得到了有效解决。     

行波管栅控电子枪热形变研究

行波管栅控电子枪各组件尤其是阴极和栅网的热形变对行波管电子光学性能有着较大的影响。基于有限元分析方法,利用热力场耦合对栅控电子枪热形变问题进行了研究,结果表明：阳极的总形变量最大,最高处达0.28 mm;控制栅网、阴影栅、阴极及部分支撑结构向着阳极方向发生形变,由温升引起的形变不会使控制栅网和阴影栅发生接触或交叉,而阴极形变量较大时,阴极与阴影栅则存在接触的危险,这对电子枪的工作性能有很大的影响,甚至会使阴影栅烧坏。降低电子截获率,适当增加控制栅网和阴影栅的厚度,使用热传导率高、线膨胀系数低的材料,可以减小栅控电子枪各组件的热形变。 