水下覆盖层结构的声学特性分析

根据波动理论应用分层分析的方法得到了不同入射角度、不同背衬情况时声波在水下覆盖层结构中的吸声、反射系数以及透射损失等,并数值计算了不同入射角度下三种背衬条件下的透射损失,分析表明:声波垂直入射时透射损失性能最差;水背衬时水下覆盖层结构的透射损失低频时很小,中高频时急剧增加;单壳背衬低频时壳体本身起主要的吸收作用;中高频时水下覆盖层结构的吸收作用逐渐明显;双层壳背衬时其透射损失频响曲线出现谐振峰,削弱水下覆盖层结构的声学性能,总体来说,敷设非均匀结构要优于敷设均匀结构。     

设计参数对手性蜂窝橡胶覆盖层水下爆炸抗冲击性能的影响

利用Abaqus中不同的超弹性本构模型对橡胶材料试验数据进行拟合,在此基础上选择合适的本构模型,然后分析手性蜂窝覆盖层的水下非接触性爆炸动响应特点,并研究主要设计参数包括高度、镂空率和面板材料对抗冲击性能的影响。研究结果表明,随着高度、镂空率和面板材料波阻抗的增加,覆盖层的抗冲击性能和缓冲性能得到提高。对该覆盖层的水下爆炸抗冲击防护机理、性能的认识和结构形式的进一步优化设计提供参考。     

敷设声学覆盖层的板架结构抗冲击性能数值计算研究

为提高潜艇的隐身性能,通常在潜艇非耐压壳板外表面敷设消声瓦,在耐压壳体的外表面敷设隔声去耦瓦,在耐压壳体内表面敷设"阻尼层"(以上三种结构统称为多种声学覆盖层);由于声学覆盖层含有空腔的特殊结构形式,该空腔结构形式在受到爆炸冲击波时,腔体将产生变形并吸收能量,这将严重影响潜艇的抗冲击性能。因此,针对敷设声学覆盖层的板架结构的吸能性能进行研究,找出了覆盖层空腔结构变形、速度及加速度与冲击波能量吸收之间的关系,得到敷设声学覆盖层板架结构的抗冲性能;并对声学覆盖层结构进行优化,在此基础上,给出兼具抗冲和隔振功能的声学覆盖层结构设计及性能参数的优化建议。     

水下爆炸应力波在含声学覆盖层结构中的传播规律

 针对舰船的含声学覆盖层结构,对水下爆炸作用下应力波在该结构中的传播规律进行研究。采用二阶Godunov方法,建立水下爆炸应力波在多层介质中传播的计算模型,并与经典Taylor平板解析解进行对比验证;通过对不同工况下的应力波传播规律分析,获得边界条件、声学覆盖层厚度等参数对其影响规律,可为舰艇抗冲击设计、研究提供参考。     

含空腔声学覆盖层等效参数理论与吸声机理研究

针对含水平周期圆柱空腔的声学覆盖层声吸收问题,在弹性波声传播理论的基础上,以准静态极限理论为前提,获取含空腔覆盖层均匀等效参数,进一步利用传递函数法得到吸声系数表达式。通过与有限元数值计算结果对比,验证了算法的正确性。重点从圆柱空腔单极子共振出发阐述覆盖层的声吸收机理,并从吸声曲线、覆盖层位移图等多角度展示主要参数对吸声性能的影响规律,可为低频高吸收声学覆盖层设计提供指导。     

组合空腔声学覆盖层声学性能分析及其优化设计

为解决声学覆盖层在低频声学性能较差的问题,设计一种包含圆柱和圆台的组合空腔型覆盖层,利用软件COMSOL计算其在10 000 Hz以下的隔声量与吸声系数,研究覆盖层在不同结构尺寸下的声学性能,继而对组合空腔进行局部优化。结果显示：声学性能会随开孔率的增大而改善,且吸声性能曲线波峰往低频移动;当开孔率由圆台半径控制时,隔声量峰值频率往低频移动,当其由单胞半径控制时,则峰值频率往高频移动;当圆柱半径为1 mm、高度为10 mm时,声学性能相比其他尺寸空腔达到最优;对空腔中圆台结构的母线进行形状优化后,声学覆盖层声学性能得到改善。     

声学覆盖层内嵌空腔的一种数值优化方法

给定材料参数的条件下,如何确定最优声腔结构是声学覆盖层设计中的关键问题。针对去耦型声学覆盖层,提出一种轴对称模型与拓扑优化相结合的方法,可以快速寻得最优的声腔结构。文中采用轴对称简化模型来描述周期性覆盖层的声学特性,通过与正方形模型、六边形模型以及实验结果的对比,验证了有限元模型的正确性。采用基于密度的拓扑优化方法,对覆盖层的不同区域进行了优化,以此为基础,获得一种含U型腔的覆盖层结构,在常压和静压下,其隔振性能均优于典型的圆柱空腔覆盖层的隔振性能。     

彩钢复合板公路声屏障材料声学性能研究

本文通过对彩钢复合板公路声屏障材料吸隔声性能和构筑方法的研究,指出彩钢复合板材料具有良好的隔声性能,其材料制成的吸声构件在公路交通噪声能量集中的４００－８００Ｈｚ具有良好吸声性能,该材料更适于高架桥上建造声屏障时使用。     

橡胶蜂窝覆盖层水下爆炸响应及抗冲击性能

为了进行橡胶材料手性蜂窝覆盖层的水下非接触性爆炸动响应、抗冲击性能及机理研究;利用Abaqus中的不同超弹性本构模型对材料试验数据进行拟合,在此基础上选择合适的本构模型,然后分析其响应特点,研究主要设计参数包括高度和镂空率对抗冲击性能的影响。研究结果对该覆盖层的水下爆炸抗冲击防护机理和性能认识有一定指导作用,为结构的进一步优化设计提供参考。     

敷设手性覆盖层加筋梁低频振动和声辐射特性

基于结构声辐射机理可知,在低频区域结构的声辐射功率和声辐射表面的振速幅值和分布形状(声辐射效率)相关,抑制振动和改变振速分布可以降低结构的声辐射功率。在结构表面敷设一层覆盖层用来隔开结构和流体区域,可以降低声辐射面的振动和改变振速分布。手性结构覆盖层由中心圆柱和四周韧带连接而成,具有协调变形机制,当手性结构中圆柱和韧带发生弯曲变形时,可以将不均匀结构高声辐射效率的振速分布形状转变为覆盖层表面低声辐射效率的振速分布形状并且覆盖层表面的法向振动幅值小于不均匀结构表面的法向振动幅值,实现不均匀结构声辐射抑制。加筋结构是不均匀结构,使用加筋梁模型可以反映出不均匀结构的声辐射机理。建立敷设和不敷设手性覆盖层加筋梁结构的二维有限元/边界元模型,利用Raleigh积分公式研究了其振动特性和声辐射特性。通过对比敷设和不敷设手性覆盖层加筋梁模型的声辐射面,声辐射效率、法向均方根振速和声辐射功率,分析了手性覆盖层对加筋梁声辐射的抑制机理。计算结果表明:加筋梁敷设覆盖层后,声辐射面由加筋板梁表面为覆盖层表面;覆盖层声辐射面的声辐射效率低于加筋板表面的声辐射效率。谐响应分析表明:手性覆盖层不能有效的抑制加筋梁的振动但是可以有效的抑制加筋梁传递到覆盖层声辐射面的振动,并且对加筋梁的声功率辐射有较好的抑制作用。     

带格栅腔体结构水下声辐射性能研究

带格栅腔体结构在流激作用下极易产生结构振动和噪声,较大噪声会影响舰船隐身性能。本文采用分离涡模拟并结合有限元耦合边界元方法,对栅条不同布放方式下腔体结构的绕流流场和水下声辐射特性进行分析。研究结果表明,在来流激励下,带格栅腔体结构的栅条振动响应较大,在共振频率处有较大的声辐射,与来流方向平行的格栅声辐射性能优于同来流方向垂直的格栅,结构振动声功率级随来流速度增加而增大。     

基于多尺度渐进均匀化理论手性瓦声学性能计算

基于多尺度渐进均匀化理论,建立手性结构瓦的等效弹性常数计算方法。给出多尺度均匀化方法的详细推导过程,通过对比二维手性结构瓦基于所获得的等效弹性常数振动传递结果和详细手性结构建模的计算结果,验证该方法的正确性。利用得到的弹性常数计算某加筋板敷设手性结构瓦的水下辐射声压,该计算结果和试验结果量级基本一致。这表明多尺度渐进均匀化得到的等效弹性常数能够用于实艇敷设手性结构瓦的隔声计算,具有一定的工程应用价值。     

不同耦合模式水下结构声辐射计算方法研究

针对水下双层圆柱壳中低频声辐射预报,分别利用基于流固耦合的FE-IBEM法和基于声固耦合的FE-IBEM法进行水下声辐射计算,比较上述两种算法在计算特性方面的差异,并通过算例对这两种算法进行分析。另外,还研究了环肋间距以及环肋厚度等对双层圆柱壳结构水下辐射噪声的影响。研究结果表明,流固耦合模式由于忽略了流体的可压缩性使得计算结果偏小,声固耦合模式充分考虑了流体对结构的耦合作用使得计算结果更合理,基于声固耦合模式的FE-IBEM法是计算结构水下辐射噪声的优选方法;合理选择环肋间距以及增加环肋厚度可以降低结构中低频水下辐射噪声。     

基座阻抗均匀化对加筋柱壳水下辐射噪声的影响

以加筋柱壳及典型基座结构为对象,分析了基座阻抗均匀化对加筋柱壳水下辐射噪声的影响。基于有限元法通过改变基座结构特征参数,研究加筋柱壳水下辐射噪声特性及基座结构阻抗特性,利用数值计算法分析基座结构机械阻抗对加筋柱壳水下辐射噪声的影响规律,在此基础上,进一步研究基座阻抗均匀化对加筋柱壳水下辐射噪声的影响。研究表明,相比于机械阻抗对加筋柱壳水下辐射噪声的影响,基座阻抗均匀化对其影响较小,但随着基座阻抗均匀程度的提高,加筋柱壳水下辐射噪声在减小。     

无纺布多孔消声进气管声学特性试验

提出一种用于降低发动机进气系统宽频噪声的无纺布多孔消声管,阐述两载荷法理论并设计两载荷法实验测量其传递损失,为保证实验的可靠性,探讨实验设计要点,其实验结果表明无纺布多孔消声进气管的传递损失频率范围较宽,同时,在整个频率范围内存在幅值波动。根据试验结果可以得出此消声管至少能衰减8 dB的噪声能量,对发动机进气系统声学性能设计提供应用支持。     

一种新型水声反声材料的研究

研究了一种新型结构的水声反声材料。试验结果表明,该材料在常压下2～20kHz的频率范围内声压反射系数均在0.85以上,具有一定的应用价值。     

太阳辐射下建筑外墙墙面材料隔热性能的实验研究

建立两个建筑模型对其相关参数进行监测，实测了日辐射强度，并从室内外环境两方面分析了外墙表面采用高反照率材料的隔热效果，论证了高反照率的墙面材料是有效、主动的隔热方式，对减少夏季城市空调能耗具有重大意义。     

固化参数对丁羟基聚氨酯水声材料性能的影响

研究了固化参数对丁羟基聚氨酯水声材料的力学性能、声学特性的影响,并通过声学测试手段考察了不同固化参数对热老化稳定性的影响。结果表明:固化参数增大时,丁羟基聚氨酯材料的硬度、拉伸强度上升,吸声性能增强,延伸率下降;固化参数<1时,样品透声性能较好;当固化参数=1时,聚氨酯材料的耐热老化能力强,稳定性较好。密度受固化参数影响不明显。     

声学环境对硬盘读写性能影响的实验研究

伴随着笔记本电脑的小型化,机械硬盘也朝着小体积、高存储密度的方向发展,近年来硬盘对系统扬声器播放音频产生振动的敏感性表现出增加的趋势。采用实验研究的手段,通过纸盆扬声器,考察声学环境对硬盘读写性能的影响。首先,通过编写程序实现对硬盘读写速率长时间有效的监测;其次,改变声音输入的声压及频率特性,得到硬盘失效模式与声学环境之间的关系;第三,考察硬盘在无阻尼自由边界、无阻尼刚性边界、有阻尼刚性边界三种状态下读写速率的变化情况,分析边界条件对硬盘读写速率的影响,从而为笔记本电脑内部硬盘安装的优化提供依据。