基于双测量面阵列的波束成形方法研究

文章将双测量面阵列引入到波束成形(Beamforming)方法中,建立一种基于双测量面阵列的Beam-forming方法;该方法首先采用2个测量面获取声压,通过平面波近似和声压叠加原理,推导出一种简单有效的去除干扰声源影响的方法;随后以去除干扰后的声压代替测量声压作为输入,采用多重信号分类算法进行Beamforming重建,实现对目标声源的识别.数值仿真和实验研究表明,该方法可以有效地去除干扰声源的影响,准确地定位出目标声源位置.     

基于逆边界元法的内燃机噪声源识别方法

对内燃机复杂噪声源进行识别和排序是内燃机噪声控制的关键．基于逆边界元法（IBEM）的噪声源识别技术,利用边界元法建立了声场与结构表面振动速度之间的声学传递向量（ATV）．将常规的声压测量作为输入数据,在逆向数值计算方法的基础上能够精确地重构出结构表面法向振动速度,进而获得源面详细的振声特征信息．针对某轿车柴油机,测试了额定工况下近场144个场点声压,应用该方法在发火频率点处,重构出了柴油机表面法向振动速度分布．通过对比预测和实测声场点声压,验证了该方法的有效性．在噪声面板贡献量分析的基础上,对该柴油机各功能部件的噪声贡献量进行了排序,并得知额定工况下该柴油机的机体裙部是主要的噪声辐射部位．应用实例说明了该方法对复杂噪声源识别易于实施。具有更广的工程适应性．     

腔体内三维声场重构与预测的波叠加方法

研究了基于波叠加方法的腔内声全息技术,并将其应用于不规则形状腔体内的声场重构和预测.根据波叠加积分公式,腔体内部的三维声场可以由置于腔体外部的连续虚源产生的声场来等效替代,而虚源上的源强密度可以通过匹配测量点的声压获得.一旦计算出虚源上的源强密度,便可以获得整个腔体内的声场信息.这种全息技术避免了边界元方法声全息技术中的奇异积分处理,易于理解和计算机上实现.最后,通过典型的算例验证了理论分析和实现算法的正确性和有效性.     

基于虚拟传递路径分析的商用车加速通过噪声优化控制

为实现商用车加速通过噪声的精准降噪,需要确定各噪声源对通过噪声的贡献量及主要噪声源。针对传统商用车噪声源贡献量分析实验方法效率低、测量成本大等问题,提出一种商用车加速通过噪声虚拟传递路径分析方法。利用有限元仿真模型求解噪声源与响应点之间的传递函数,依据实测声源数据求解各噪声源在响应点处的贡献量。并采用麦克风阵列声源定位技术,定位主要噪声源,验证该方法的正确性。最后依据虚拟传递路径分析结果进行了降噪方案设计及仿真,可达到2~6 dB(A)的降噪效果。     

基于远场声阵列技术的摩托车噪声源特性分析

利用基于波束成形的远场声阵列噪声源分析技术研究了摩托车辐射噪声的声源特性.利用加速噪声测量得到的结果,确定了最大噪声级所对应的发动机转速.在此条件下,研究了摩托车整车左右两侧噪声源辐射的频率特性和能量分布特性,并利用声学重建技术构建了具有最大声压级频率分布特性的全场声压分布特性.通过与光学图像的自动重叠,获得了摩托车整车最大噪声源的频率和空间位置及产生来源,由此确定了合理降噪技术路线.试验结果表明,声阵列技术能够快速有效地进行噪声源诊断和声源空间定位.     

一种获取船舶主要噪声源参数的方法

为了确定船舶主要辐射噪声源的声源参数,在分析辐射噪声特性及其传播规律的基础上,建立一个浅海波导条件下船舶主要辐射噪声源的数学模型.在不同信噪比条件下,利用快速场积分的方法计算船舶宽带辐射噪声的近场声压,并以全局概率优化搜索方法遗传算法作为反演工具,求解由近场声压数据构成的非线性方程组,从而得到辐射噪声源的参数.仿真结果表明,在浅海波导条件下,在信噪比高于15 dB时,该数学模型可有效反演出船舶主要辐射噪声源的声源参数.     

小型车用压气机气动噪声分析

以车用压气机为研究对象,基于CFD稳态的RANS方程湍流模拟计算压气机的流场特性和宽频噪声,结果表明叶轮区域是压气机的主要噪声源.基于大涡模拟(LES)和Ffowcs-WilliamsHawkings(FW-H)方程的声比拟方法,以压气机叶轮为声源对压气机离散噪声进行预测分析.结果表明该压气机主要噪声源在叶轮区域.以压气机叶轮为声源进行仿真计算所得声压与实验值大体趋势相同,仿真值比实验值略高,误差在10%以内,表明该仿真计算方法可行,对进一步研究压气机噪声控制具有参考价值.     

基于颗粒阻尼的封闭空腔场点降噪研究

提出应用颗粒阻尼进行封闭空腔目标场点的降噪处理的方法,对薄钢板焊接而成的形似乘用车的封闭空腔进行板件贡献量分析,找到了对空腔内目标场点的峰值声压贡献量最大的板件,并通过粘贴某型颗粒阻尼器的方法对目标场点的声压进行了优化.对颗粒阻尼器粘贴在封闭空腔不同位置的目标场点声压进行实验比较,验证了板件贡献量分析的正确性;对封闭空腔上添加颗粒阻尼器容器、与颗粒阻尼器质量相同的附加质量和颗粒阻尼器三种情况的场点声压进行实验对比,并分析了颗粒阻尼对封闭空腔内目标场点声压的影响;最后通过实验与仿真数据对比的方法,验证了颗粒阻尼器的阻尼损耗因子在仿真计算中的应用方法.     

基于拖曳阵的本船辐射声场重建技术研究

针对传统水下辐射噪声测量方式的不足,提出了利用船舶自带拖曳阵回转的方式,根据波叠加方法进行本船辐射声场重建.该方法首先根据分段受力分析法获得回转过程中船舶与拖曳阵空间位置关系,然后通过拖曳阵接收的自噪声进行声场重建.通过仿真分析频率、空间位置、回转半径等因素对重建精度的影响.针对拖曳回转存在盲区的问题,提出声压-振速联合重建声场,实现全方位的本船辐射声场重建.将波叠加法的计算结果与virtual.lab计算的理论值进行对比,证明了基于拖曳阵的本船辐射声场重建技术的可行性,该方法计算效率高,计算精度满足工程应用要求.     

流动管道内噪声源辐射声场数值预估

流动管道内噪声源辐射声场问题难度很大。该文给出了经实验考核的流动管道内声源辐射声场数值预估方法,并给出了圆管外声压级指向性系数图。利用这些图和简单公式,通过测量管外一点的声压级就可确定管内声源声功率。该文数值方法采用线化Euler方程,四阶MacCormack差分格式和Tam与Webb的无反射边界条件数值预估有流动的圆管出口辐射声场,并用声强扫描仪和声级计在半消声室中测量了管内声功率及管外声压分布,数值计算和实验所得声压指向性系数符合良好,最大误差小于1dB。     

基于多普勒效应的单声源速率测定算法研究

应用多普勒效应原理,实现了对固定频率、匀速运动的单声源的速率测定.利用MATLAB拟合了固定传感器接收到的该声源运动时的声音信号,用Hilbert变换得到了该信号的瞬时频率,并以离散时间域的多普勒效应为目标函数,采用非线性最小二乘拟合得到其速率.算法采用小波分析及经验模态分解(EMD)方法分别对原始声音信号和瞬时频率进行去噪.实验结果表明,该算法精度较高,是一种可行的方法.     

基于声矢量传感器阵的汽车加速噪声源方位辨识

为准确确定噪声发生位置, 判断汽车故障类型, 基于声矢量传感器阵, 研究了汽车加速过程中噪声源方位辨识问题。汽车加速过程中噪声的主要成分燃烧噪声在一定的转速范围内可归结为一个线性调频Chirp信号, 利用由传统的无指向性声压传感器和偶极子指向性质点振速传感器构成的以均匀分布面阵排列的声矢量传感器阵对其进行同步、 共点、 直接测量, 得到声场声压和质点振速若干正交分量等信息, 再利用多重信号分类经典算法对其进行时频分析, 从而估计出噪声信号的方位参数, 获得噪声源的具体方位信息。最后通过仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于等效源法的单全息面声场分离机理及技术

声场分离是实现声场精确重建的一种前处理技术。为改进双全息面分离声场技术采用的测点数目多、分离精度受两全息面之间距离影响等问题。提出一种等效源法的单全息面声场分离方法。利用空间变换的声全息技术识别出声源的大致位置,结合等效源法中声压和法向振速之间的关系,建立起声压和法向振速的分离公式。仿真分析了脉动球作为干扰源的分离结果,结果表明,该方法具有较好的分离精度。可见该方法能在单测量面下实现多相干声源声场的有效分离。     

气动噪声相似关系及在风洞试验中的应用

研究以基本气动噪声源(单极子声源、偶极子声源和四极子声源)向远场辐射声功率和物体运动过程中产生的气动噪声与运动速度、物体特征尺寸、距观测点距离和介质特性等的关系,推出了相似运动物体向远场辐射气动声的相互转换关系式,并利用气动声学风洞对高速列车模型产生的远场气动噪声进行测量,据此关系式从低风速测量结果推出了高风速结果,用试验数据进行验证.研究表明,此关系式反映了原型和模型之间在远场辐射气动噪声的相互关系,对模型试验结果分析和向原型的转换具有一定的借鉴作用.     

基于表面振动法测试割草机割草器噪声源

由于割草机工作时存在振动大、噪声大的问题,以手推式变割幅割草机进行研究,采用表面振动测速法对割草机各部件的噪声源进行识别。在2000r/min,100%负荷工况下对变割幅割草机进行表面振动测试,获得了割草机工作时各部件的振动速度和振动速度1/3倍频程频谱分析,确定割草机工作时各部件的主要振动范围,并估计计算出割草机工作时各部件的声功率级,获得了割草机各主要噪声源的大小排列,确定出了主要噪声源,为降低割草机噪声提供了理论依据。     

空调室外机气动噪声的数值分析

采用雷诺平均数值模拟方法对空调室外机内部的三维黏性非定常流动进行了计算,获取了用于噪声分析的气动声源。在此基础上,依据Lowson方程对脉动压力产生的气动声场进行了仿真,预测了空调室外机各部位气动声源对声场的贡献,并对锯齿轴流风叶的降噪效果进行了分析。为了识别偶极子声源,对固体壁面处的静压脉动进行了分析。结果表明:静压脉动的相位一致是采用偶极子声源强度进行声源识别的前提条件。室外机噪声数值预测结果与试验在定性上吻合较好,说明噪声数值分析方法具有良好的工程应用价值。     

超声热疗中媒质特性对声聚焦的影响

以凹球面自聚焦超声换能器为例,用瑞利积分进行数值模拟计算,研究声衰减、声速、温度等参数对声聚焦的影响,并对不同生物组织中声聚焦的特点进行了比较.研究表明,不同的媒质的特性参数聚焦表现出不同的特点.声衰减系数增大,则焦斑向声源靠近且焦斑缩短;声速越大,则焦距越小,但焦域最大声压值升高,焦斑的面积增大;温度变化不大时,对声聚焦的影响不明显.     

气流管道有源消声器声学性能分析

结合噪声源和管道末端的阻抗特性，以及管道中的声传播特性，使用电声类比和传递矩阵技术，建立了气流管道有源消声器声学性能分析的理论模型。文中对管道有源消声器的传递损失和插入损失进行了计算，结果表明，有源消声器的实际消声性能与管内气流马赫数、检测传声器相对于次级声源的位置、控制系统的频响，以及噪声源和管道末端的阻抗特性密切相关。