层状含气泡非饱和多孔介质的声反射与声透射

为了得到声波从水入射到含气泡非饱和多孔介质层的反射和透射规律,气泡对多孔介质声学特性的影响以及层状固体介质对声波的反射和透射一直是水声领域重要的研究课题。分析了基于气泡振动修正的Biot波动方程和弹性模量,将介质层中三种透射波的平面波解代入修正后的Biot波动方程,通过分析平面波垂直入射的边界条件推导了声波的反射系数和透射系数。数值分析表明,气泡的大小、含量以及介质层的厚度是影响声波在层状多孔介质声学特性的重要因素。当入射声波频率很低时,介质层尺度相比波长而言很小,呈现很好的透声性能;声波频率很高时,波长很小,透射系数和反射系数都呈现振荡趋势;而当声波频率在气泡共振频率附近时,气泡的共振引发层状多孔介质的高衰减,使得声波很难穿透。     

复合材料波纹夹层结构弯曲性能研究

为研究不同芯层结构弯曲性能,对芯板结构为矩形、梯形、三角形和余弦形的复合材料波纹板进行三点弯曲试验,利用ABAQUS仿真软件对复合材料夹层结构进行试验仿真.仿真结果表明在相同尺寸、厚度和晶格数目条件下,夹层结构芯层和下面板首先发生破坏.通过对不同芯层弯曲刚度计算可知,矩形芯板弯曲刚度较高.     

材料及结构参数对约束阻尼结构阻尼性能的影响

以8.5mm厚的钢板为基层,以橡胶为阻尼层;以铝蜂窝板为约束层,采用锤击振动法,研究了-20~40℃温度范围内橡胶性能、约束层厚度、阻尼层厚度对约束阻尼结构阻尼性能的影响.结果表明:阻尼层橡胶材料的性能对约束阻尼结构的共振频率和结构损耗因子均有明显的影响,通过调节橡胶材料的有效阻尼温域来设计约束阻尼结构的有效阻尼温域具有显著的效果.约束层厚度为6,10,15mm时,随着约束层厚度的增加,约束阻尼试样的共振频率和结构损耗因子依次增大;阻尼层厚度为0.8,1.6,2.4,3.2mm时,约束阻尼结构的结构损耗因子随着阻尼层厚度增加而增大.     

声波在锅炉换热器管阵列中的传播特性研究

基于对炉内单排和双排换热器管阵列声传播特性的研究基础,分析多排管阵列对声波的反射、透射和衍射机理;利用数学推理方法和迭代过程给出计算炉内多排管阵列声透射与反射系数的数学模型,研究多排换热器管阵列的声透射特性,揭示炉内多排管阵列的声反射与透射系数随声波频率、管排数和管阵列结构参数的变化关系;并在炉内实际温度下对声透射系数进行数值计算,为锅炉管道泄漏检测技术提供理论依据.     

剪切层形态对声波传播与声源定位的影响研究

声学风洞开口实验段的剪切层形态对气动噪声测量及声源定位有重要影响。以平行剪切层和扩张剪切层为对象研究了剪切层的厚度、扩张角、强度等因素对声波穿过剪切层传播规律以及声源定位的影响。剪切层的流场采用自相似的速度分布来构造,声传播模拟采用带源项的线化欧拉方程,声源定位使用基于Amiet理论的波束成形技术。研究结果表明:采用高精度的数值方法可以很好模拟声波穿过剪切层产生的折射、反射等现象;剪切层厚度、扩张角和强度等的变化对使用简化对流波动方程预测的垂直入射区影响较小,对上/下游区域影响较大,这主要体现在剪切层的存在改变了声传播的相位;剪切层厚度、扩张角和强度的增加,造成声波穿过有/无厚度剪切层的声场差别增大、基于Amiet理论定位的声源相对实际声源的位置偏移量增大。     

准周期性对光子晶体缺陷模的影响

利用传输矩阵法研究了Bragg镜的准周期性对光子晶体缺陷模的影响.研究表明,无论是高折射率介质层还是低折射率介质层,当其折射率或厚度按一定的递变规律递增时,缺陷模都将向低频方向移动,递减时则向高频方向移动.但对缺陷模品质因子的影响却不同,高折射率介质层的折射率递增时品质因子提高,递减时品质因子减小;但低折射率介质层的折射率递变时品质因子的变化规律刚好相反;而介质层厚度的递变几乎不影响品质因子.此外还研究了准周期性对缺陷层内电场增强效应的影响.     

Ti2AlNb合金超塑成形／扩散连接工艺研究

为研究Ti_2AlNb合金的超塑性及其成形性能,在920~960℃温度区间,应变速率10~(-3)-10~(-5)s~(-1)范围内对该材料的超塑性进行了研究,结果表明该材料在960℃,1×10~(-4)s~(-1)应变速率时具有较好超塑性,最大延伸率可达230%,应变速率敏感性指数为0.31;用Marc软件模拟了Ti_2AlNb合金的3层结构超塑成形过程,对缺陷形成进行分析,分析表明在芯板厚度为面板厚度1/3时,可改善3层结构表面缺陷;用超塑成形/扩散连接工艺实现了Ti_2AlNb合金3层结构的制备,并通过改变芯板和外层面板的厚度比改善了3层结构表面缺陷,结果表明,采用合理的工艺方式及工艺参数能够实现该合金的空心夹层结构的制备.     

弹性介质中平面P波通过弹性夹层时的传播特性

运用波的传播理论及Snell定律研究了平面P通过弹性层状介质时的传播特性,求得波动方程的解析解,在此基础上利用数值计算绘出了反射透射系数与介持参数及入射角的关系曲线。结果表明透射系数不仅与介质参数有关,而且与夹层厚度和入射角有关,严格控制夹层厚度和入射角可获得满意的隔振效果,为屏蔽隔振理论在工程中的应用提供了理论基础。     

粘弹性阻尼材料对环肋圆柱壳声辐射的影响

本文用能量法研究了覆盖粘弹性阻尼材料的环肋圆柱壳在流场中的声辐射特性，将阻尼材料用耗散的无质量弹簧来处理，讨论了阻尼材料的刚度和损耗因子对壳体声辐射的影响。     

水下均匀复合层结构的声特性研究

应用声传递矩阵法,对水下典型复合层吸声结构在全入射角下的低频声学特性进行了研究,推导了多层结构的反射、透射系数的计算公式, 并用数值方法进行求解,根据计算结果具体分析了材料参数、背衬形式、声入射角度对结构声学特性的影响.通过分析可以看出,水下吸声层的应用效果不仅取决于自身的材料特性,还与背衬结构及入射角度有很大关系.     

单轴各向异性左手材料的电磁特性

左手材料是近几年兴起的一种新型材料.以Maxwell方程为基础,通过理论计算,对光轴与界面成一定角度的单轴各向异性左手材料的一些电磁特性进行了研究.推导了这种材料中E偏振波和H偏振波的色散方程.对电磁波从各向同性右手材料入射到单轴各向异性左手材料时的折射和全反射现象进行了分析,得到了发生负折射和反常全反射的条件.推导了这种材料层的消逝波的反射系数和透射系数,发现当满足特定条件时,随着材料层厚度的增加,消逝波的透射率被指数倍放大.最后对这种材料层的偏振分束特性进行了研究,得到了实现偏振分束的条件.     

基于设计地震动的地震波斜入射波动输入研究

为建立反映地表非一致性运动的地震动场、建立斜入射地震波与设计地震动之间的联系,将地表设计地震动分量看作斜入射的SV波和P波的叠加,根据固体介质中波的传播理论推导了斜入射SV波和P波时程与设计地震动分量的关系,结合粘弹性人工边界,得到了反映设计地震动的地震波斜入射条件下的解析方式,以此为基础建立了时域计算分析模型.半空间算例验证了该方法具有较好的精度,地表面各点的运动具有非一致特征.为计算大跨度结构非均匀地震动输入情况下的动力响应提供了一种有效的方法.     

织物隔声与吸声的工作机理

为开发具有高效隔声降噪功能的纺织品满足人们对居住环境声环保的高质量追求，除介绍声音的产生与传播、声波的反射与透射等基本知识外，重点讨论了织物作为一种隔声吸声材料，有效吸收和阻挡外界声波入射、降低噪音强度的工作机理．     

变厚度曲面构件超声检测灵敏度补偿

为了解决变厚度曲面构件超声检测灵敏度补偿问题,提出声场计算与试验测量相结合的补偿方法.描述了单个高斯声束在介质中传播及穿透曲界面时的声场变化,根据自动探伤时探头位置、工件厚度和形状,利用多元高斯声束叠加方法,推导出水浸穿透法超声检测系统接收声场模型.在实际应用中,考虑介质吸收、散射引起的衰减,衰减系数通过试块插入取代法测量出.采用修正后的接收声场模型可以预测不同检测参数下的接收声压,准确计算出各点接收声压的衰减,进行灵敏度补偿.试验结果验证了该方法的正确性和实用性．     

可实现宽频隔声的全向通风铁路声屏障

针对现有铁路声屏障通风性能差和自重大的问题,提出新型铁路声屏障设计. 该结构是由螺旋通道和中空通路相互组合的超单元并联形成的,基于Fano共振机理实现螺旋通道和中空通路之间的耦合,能够对特定频带的声波能量实现高效阻隔,具有厚度薄、自重小、通风性能好等优点. 分析超单元结构对斜入射声波的隔离效果,对超单元结构进行参数优化分析,研究超单元数量对设计声屏障隔声性能的影响,对超单元结构进行实验验证. 研究结果表明,该结构可以对不同角度入射的声波实现宽频隔离;参数优化后的超单元结构可以有效控制轮轨噪声主频,已达到实际应用要求;超单元数量不会对声屏障的隔声性能产生影响;仿真与实验结果具有较高的一致性.     

功能梯度材料板中弹性波的传输系数研究

研究了置于流体中无限大各向同性功能梯度材料板相对于入射弹性波的传输系数.首先给出弹性波在多层介质中传播的循环刚度矩阵计算方法,然后利用该方法计算了弹性模量以幂函数形式变化、泊松比不变的功能梯度材料板相对于入射弹性波传输系数,分析了材料性能的梯度变化对传输系数与频厚积关系的影响.结果表明当频厚积较大时,材料性能的梯度变化明显影响弹性波的传输系数.     

地声直达波干扰的速度域滤波

在浅地层地下物体的声波探测中，沿地表层传播的声直达波干扰是影响探测结果的主要因素之一．传统的频谱分析、解术积等方法很难将它与目标反射波分离。利用直达波与目标反射波视速度的差别，在速度域对其滤波，减小了直达波的干扰，提高了目标反射波的信噪比，解决了浅地层声波探测中反射波信号的提取问题。     

Interaction of oblique waves with an array of long horizontal circular cylinders

The scattering and radiations of linear oblique waves by multiple long horizontal circular cylinders submerged in water of finite depth are investigated using the multipole expansion method. Analytical expressions for the diffracted and radiated potentials are given as a linear combination of infinite multipoles. The unknown coefficients in the expressions are determined by using the addition theorem of the Bessel function and the cylinder boundary conditions. Also analytical expressions for wave forces, hydrodynamic coefficients and reflection and transmission coeffi-cients are derived. The present analytical solution is verified through the boundary element method and applied to investigate three different cases of the interaction of oblique waves with multiple submerged horizontal circular cylinders. The results show that the number of cylinders, the arrangement and spacing between cylinders play an important role in wave forces, hydrodynamic coefficients and reflection and transmission coefficients. Some interesting and important phenomena are ob-served in numerical experiments.     

两种乘波前体/进气道一体化设计与性能研究

建立了由激波面推算波后流场的计算方法,设计了能够产生三道封闭圆锥激波的相交锥模型.以此为基础生成了具有三道封闭激波的乘波前体和具有一道封闭激波两道平面激波的乘波前体对比模型.分别对两种乘波前体与进气道一体化模型进行了全三维流场计算,研究了两模型在不同飞行状态下的气动性能.结果表明三道封闭激波乘波前体模型相比对比模型具有较大的气动性能优势.在进气道进口截面处边界层厚度几乎相等的情况下,流量系数提高了3.4%,总压恢复系数提高了8%,进气道进口截面流场不均匀度降低了8.8%.相比低于设计马赫数和负攻角,两模型在高于设计马赫数和正攻角有较大的封闭激波飞行范围.CFD计算结果表明,对于乘波前体设计马赫数应低于实际飞行马赫数,并且宜采用正攻角飞行.     

斜浪群波中船舶复原力和参数横摇研究

为研究斜浪群波中船舶参数横摇及其与复原力变化的关系,基于切片理论,计算了船舶无横倾时在斜浪群波中时间序列垂荡和纵摇运动,确定出波面与船体的相对位置.利用3个坐标系之间的转换关系,求解斜浪群波中船体各横剖面左右舷与波面的交点,确定各浸水剖面瞬时湿面积.基于规则波中复原力计算公式,提出了Froude-Krylov假说下的群波中复原力计算方法.同时,利用作用在横倾船舶上的辐射力和绕射力,求出斜浪群波中船舶复原力之辐射力和绕射力部分.在复原力计算的基础上,确定一个参数横摇模型,实现斜浪群波中参数横摇计算.以一艘集装箱船为例,研究了斜浪群波中复原力变化以及参数横摇规律,结果表明斜浪群波中会发生参数横摇现象,且复原力变化幅度是影响参数横摇预报的一个重要因素.