基底厚度小于热渗透深度的石墨烯薄膜热声理论

基于热声效应，对基底厚度小于热渗透深度的石墨烯薄膜发声器进行理论和仿真研究。首先，利用石墨烯薄膜发声器的热功率平衡方程与气体中的热弹性耦合线性方程组推导出了石墨烯薄膜发声器的近/远场声压表达式。将理论计算结果与实验测试值进行对比，二者吻合良好，验证了理论模型的正确性。然后，利用仿真软件对石墨烯薄膜的近远场声压值进行了仿真计算，并将仿真值与理论值进行对比，二者有良好的一致性，验证了仿真计算方法的有效性。研究表明，石墨烯薄膜发声器的远声场为球面波，近声场近似为平面波。在远场低频段，声压级随输出声频率的增加而缓慢增大；在近场高频段，声压级几乎不受输出声频率的影响。研究结果为基底厚度小于热渗透深度情形下的热致发声器提供了理论计算和分析方法，对石墨烯薄膜声源器件的实验研究具有指导意义。     

某型内燃机车驾驶室阻尼优化降噪分析

为降低某型号内燃机车驾驶室噪声,对驾驶室结构上的阻尼材料进行布局优化设计。建立驾驶室声学数值模型,采用基于模态的声-振耦合法计算驾驶室声学响应,提取驾驶员耳旁声压级找出噪声声压峰值处所对应的振动频率;对驾驶室进行板块贡献量分析,找到对噪声声压峰值处噪声贡献较大的壁板;为了降低39 Hz、73 Hz、110 Hz频率处噪声,建立拓扑优化数值模型求解自由阻尼的优化布局,构建优化后的数值模型计算5 Hz～120 Hz驾驶室声学响应,结果表明自由阻尼材料的优化布局能够降低驾驶室内噪声。     

挖掘机驾驶室内部结构噪声分析与控制

为解决抑制挖掘机驾驶室壁板结构的振动与内部噪声的问题,首先建立挖掘机驾驶室白车身结构有限元模型,并通过对结构的计算模态和实验模态进行对比,验证有限元建模方式的正确性;接着在白车身有限元模型的基础上添加玻璃与车门,建立声学边界元模型、声-固耦合模型。然后将试验采集的驾驶室悬置加速度信号作为激励计算驾驶室白车身结构振动,进一步分析计算司机右耳的声学响应。通过场点声压的实验值与仿真值对比,验证声学仿真模型的准确度;最后基于间接边界元法进行板件声学贡献度分析,找到对驾驶员右耳声压贡献大的板块,通过粘贴不同厚度的阻尼层进行降噪对比并进行实验验证,实验结果表明,通过板块阻尼处理后驾驶室的降噪效果良好。     

3 t 叉车驾驶室声场特性分析

建立3 t叉车驾驶室的三维有限元模型,进行结构模态分析;再建立驾驶室声学有限元模型,进行声学模态分析,初步了解驾驶室的声场。对驾驶室进行谐响应分析,得到位移响应,为后续声场提供边界条件。用有限元法进行驾驶室内部声学特性研究,对驾驶员耳旁声压进行分析,得出驾驶室内声场的声学特性。在计算出场点声压频率响应的基础上,在峰值频率处进行面板贡献量分析,找出产生峰值声压的主要来源,为降低驾驶室内噪声提供依据。     

结构声辐射有限元/边界元法声学-结构灵敏度研究

声学-结构灵敏度用于预测结构辐射声压随结构设计变量的变化,该值对结构降噪设计有重要意义。提出了基于有限元法、边界元法的声学-结构灵敏度计算方法。基于有限元法计算结构动力学响应及响应速度灵敏度,基于边界元法计算结构辐射声压及声压对振动速度灵敏度。将两个灵敏度联合,得到声学-结构设计灵敏度。以中空六面体为研究实例,给出了激励频率为1~100 H z时,外场声压对壳厚度的灵敏度,并分析了灵敏度随激励频率、设计变量的变化规律。结果表明,基于有限元法、边界元法的声学-结构灵敏度是有效和正确的。     

真空管道高速列车气动噪声研究

为了探究真空管道高速列车气动噪声随着列车运行马赫数变化的分布规律,本文对真空管道交通(VTT)系统内高速列车气动噪声的研究主要采用理论研究和数值模拟相结合的方法。采用基于Lighthill声学分析法,建立高速列车的二维模型。运用流体软件FLUENT进行数值模拟,数值计算并分析了低压环境下真空管道内高速列车远场气动噪声的分布规律、频谱特性以及声压等声学指标;然后通过对数值模计算结果的后处理,对气动噪声数值规律总结。结果表明气流流速快、扰动作用强、脉动压力大、湍流活动剧烈的流线型车头为高速列车主要的噪声声源,即列车的气动噪声取决于列车表面脉动压力,脉动压力越强,声压值越大。     

车辆驾驶室内噪声仿真及低频降噪处理

首先建立车辆驾驶室白车身有限元模型并进行自由模态分析,通过与模态试验结果的对比进行模型修正,控制前8阶固有频率偏差在3%以内;其次建立结构-声场耦合有限元模型,计算两种试验工况下结构激励引起的内声场声压,计算结果与试验测试结果有较高的一致性,验证方法和模型的准确性;最后在低频段分析驾驶室面板声压贡献量,采用添加自由阻尼层的方法对驾驶室进行降噪处理,计算表明取得了良好的降噪效果。     

混凝土箱梁相似模型面板声学贡献对比分析

以京沪高铁32m混凝土简支箱梁为研究对象,制作了1∶10的缩尺模型,通过自由模态测试验证了缩尺箱梁有限元模型的正确性。对箱梁有限元模型分析验证,建立了箱梁原型与缩尺模型两种计算模型。分别对两种模型进行简单加载,将各自振动响应作为声学边界条件,求得两种模型的结构噪声。同时,基于面板声学贡献分析理论,分别对两种模型的声压贡献与声功率贡献进行对比分析,研究发现:两种模型的声功率辐射曲线幅值相同、变化趋势一致,对应面板在对应频率处的声功率贡献分布和对应面板在对应频率处的贡献系数高度吻合,对应面板在对应频率与对应场点处的声压贡献分布也高度吻合。文中采用的方法和得到的结果对箱梁相似模型声学贡献分析和桥梁结构振动与声辐射实验研究具有参考作用。     

基于频域和时域振动模型的轨道交通桥梁噪声预测对比分析

分别采用基于模态叠加法的时域车辆-轨道-桥梁耦合振动模型和基于移动粗糙度激励的频域耦合振动模型对某U型梁桥的动力响应进行仿真分析,对两种数值方法计算获得的轮轨力和桥梁振动加速度进行对比。然后分别结合2.5维声学边界元和三维声学边界元对两种振动模型的辐射噪声进行预测,并对比了两种模型获得的桥梁噪声频谱和空间分布规律。研究表明,两种模型获得的轮轨力基本相同,且峰值频率一致;考虑多车轮激励效应的频域振动模型和时域模型获得的桥梁振动加速度频谱较为吻合;基于两种振动模型预测的桥梁噪声频谱和声压空间分布吻合较好。     

重型卡车驾驶室结构噪声预测与板件声学贡献度分析

为了确定驾驶室内哪些板件对驾驶员的耳旁噪声影响最大,首先建立了重型卡车驾驶室有限元模型,通过比较分析计算模态和试验模态验证了其精度;在此基础上建立了驾驶室声-固耦合模型,进行了耦合模态分析,得到了声场和结构的耦合效应;以实车工况测试的驾驶室4个悬置加速度信号作为模型外部激励输入,基于耦合有限元法对驾驶员耳旁噪声进行了预测,通过与试验测试值对比进一步验证了驾驶室声-固耦合模型的精度;最后进行了板件贡献量和结构模态参与因子分析,确定了对驾驶员耳旁峰值声压贡献最大的板件,并通过对比分析板件厚度优化前后的噪声声压,验证了分析结果的正确性。     

固体火箭发动机喷管阻尼数值计算方法及规律研究

从声学角度出发,参考稳态波衰减法,综合考虑喷管辐射损失及对流损失,建立固体火箭发动机喷管阻尼声能共振数值计算方法,通过与阻抗管法测量的试验结果对比验证仿真方法,并探究喷管喉径、监测点位置、声源强度及平均压力对喷管阻尼的影响,结果表明:数值计算结果与试验结果吻合较好,表明该研究建立的仿真方法有效;喷管阻尼随喉径的增大而增...     

流域网格中嵌入式复杂声源的时域传播仿真

针对声学商业软件较难模拟任意形状、时变复杂声源的声辐射问题,使用有限体积法在时域内求解无声源项亥姆霍兹(Helmholtz)方程,将复杂声源嵌入到有限体积单元节点,推导了由给定声源表面声压或振动位移得到速度势公式,提高了声源处理的灵活性和计算效率。该方法允许对初始场问题及复杂时变声源声辐射进行仿真。对常见声源及二阶圆柱体声源声辐射进行了数值模拟,结果与解析解及商业软件结果进行了对比,误差均小于15%。程序具有良好的封装性及通用性,可以灵活地对不同声源进行组合,得出任意复杂声源时域的传播规律,为复杂声源声辐射等线性声学问题的研究提供了一个可靠的平台。     

单侧声带振动的远场声压研究

根据单侧声带的生理结构和振动特性,提出单侧声带振动模型。运用声学基本理论,采用瑞利积分,计算了此单侧声带模型振动的远场声压分布,仿真数值计算了声压分布规律,并与正常声带模型辐射声场的声压进行比较。结果表明,在音频范围内,在声带空隙宽度相同的条件下,声压比值几乎不随方向角的改变而改变。而在方向角相同情况下,声压比值随着孔隙的增加呈线性下降。     

共振式消声器气流再生噪声分析

为研究汽车共振式排气消声器气流再生噪声与气流速度和温度的关系,利用大涡模拟(LES)湍流模型与声类比(AA)方法,建立了消声器流场和声场模型,搭建实验台并验证了模型的正确性。在此基础上,分析了流噪声和湍动能。结果表明:在消声器的结构突变处,流体噪声源和湍动能均较大,云图分布具有一致性。消声器气流再生噪声以3 000 Hz以下为主,噪声值随着进口流速的增大而增大,随着气流温度的增大而减小,但频谱特性受流速和温度的影响较小。消声器多场耦合下的气流再生噪声研究结果可为消声器设计提供一定参考。     

海水吸收对远距离水下声场计算的影响

低频声波在海水中短距离传播时,海水吸收对声场的影响几乎可以忽略.但是在实际传播中,传播距离可能达到数百甚至数千千米,此时海水吸收会对声场带来较大影响.在这种情况下,如果选用的水下声场计算程序忽略海水吸收,则远距离的声场计算结果会存在明显误差.分别比较了全反射理想波导和深海Munk声速剖面环境下几种常用声场计算模型的结果...     

快速多极子边界元法预测船舶舱室噪声

将快速多极子边界元法应用于船舶舱室噪声预测,考虑振动、刚性以及阻抗三类边界条件,计算得到舱室表面的辐射声压云图以及监测点处的声压级,通过和Virtual. Lab Acoustic软件计算结果比较验证方法的正确性;此外,通过和传统边界元法在总计算时间上的比较,表明快速多极子边界元法在计算大尺度声学问题中的高效性。     

Electrical characterization of graphene synthesized by chemical vapor deposition using Ni substrate

In this work, the electrical characterization of graphene films grown by chemical vapor deposition (CVD) on a Ni thin film is carried out and a simple relation between the gate-dependent electrical transport and the thickness of the films is presented. Arrays of two-terminal devices with an average graphene film thickness of 6.9 nm were obtained using standard fabrication techniques. A simple two-band model is used to describe the graphene films, with a band overlap parameter E(0) = 17 meV determined by the dependence of conductivity on temperature. Statistical electrical measurement data are presented for 126 devices, with an extracted average background conductivity σ = 0.91 mS, average carrier mobility μ = 1300 cm(2) V(-1) s(-1) and residual resistivity ρ = 1.65 kΩ. The ratio of mobility to conductivity is calculated to be inversely proportional to the graphene film thickness and this calculation is statistically verified for the ensemble of 126 devices. This result is a new method of graphene film thickness determination and is useful for films which cannot have their thickness measured by AFM or optical interference, but which are electrically contacted and gated. This general approach provides a framework for comparing graphene devices made using different fabrication methods and graphene growth techniques, even without prior knowledge of their uniformity or thickness.     

Evaluation of Residual Stresses Using Laser-Generated SAWs on Surface of Laser-Welding Plates

In this paper, residual stresses in laser-welding plates are studied by both numerical simulation and experiment based on laser ultrasonics. First, a three-dimensional finite-element model is developed to predict temperature distributions and thermo-structure response during the laser-welding process of an aluminum alloy plate, and the residual stresses around the joint are described from structure analysis. After that, experiments based on surface acoustic waves generated by a pulsed laser are carried out to determine the velocity distribution of SAWs around the joint, from which the distribution of main residual stresses are calculated according to acoustoelastic theory. By comparing the thermal-structure model results with the measurements, it is found that the numerical simulation results are in good agreement with the experimental data.     

Tomographic reconstruction of stratified fluid flow

A method for imaging a moving fluid is proposed and evaluated by numerical simulation. A cross-section of a three-dimensional fluid is probed by high-frequency acoustic waves from several different directions. Assuming straight-ray geometric acoustics, the time of flight depends on both the scaler sound speed and the vector fluid velocity. By appropriately combining travel times, projections of both the sound speed and the velocity are isolated. The sound speed is reconstructed using the standard filtered backprojection algorithm. Though complete inversion of velocity is not possible, sufficient information is available to recover the component of fluid vorticity transverse to the plane of insonification. A new filtered backprojection algorithm for vorticity is developed and implemented. To demonstrate the inversion procedure, a 3-D stratified fluid is simulated and travel time data are calculated by path integration. These data are then inverted to recover both the scaler sound speed and the vorticity of the evolving flow.