發(fā)布時(shí)間：2021-03-22 06:18

　　獲取水中目標(biāo)的聲特性對(duì)目標(biāo)識(shí)別和分析十分重要。為解決水中目標(biāo)聲特性測(cè)試中自由場(chǎng)條件難以實(shí)現(xiàn)的問題,消除結(jié)構(gòu)表面能量流對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)聲輻射熱區(qū)識(shí)別的干擾,提出結(jié)合基于邊界元自由場(chǎng)還原技術(shù)和表面貢獻(xiàn)法的聲場(chǎng)分離技術(shù),實(shí)現(xiàn)水中近場(chǎng)非自由場(chǎng)環(huán)境中獲取水中目標(biāo)的聲特性和識(shí)別遠(yuǎn)場(chǎng)聲輻射熱區(qū)。數(shù)值模擬結(jié)果表明:非自由環(huán)境下基于邊界元的聲場(chǎng)還原方法還原得到的聲場(chǎng)聲壓、聲功率等特性,與直接在自由場(chǎng)獲取的結(jié)果基本相同;進(jìn)一步利用表面貢獻(xiàn)法過濾掉循環(huán)于振動(dòng)結(jié)構(gòu)表面的能量流,能夠在近場(chǎng)識(shí)別遠(yuǎn)場(chǎng)輻射熱區(qū)。該方法突破了測(cè)試環(huán)境限制,可大幅降低測(cè)試費(fèi)用,具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值。 

【文章來源】：兵工學(xué)報(bào). 2020,41(01)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

復(fù)雜聲場(chǎng)環(huán)境中的目標(biāo)聲源和測(cè)量面示意圖

圓柱殼中心處在原點(diǎn)，軸向平行于y軸，在垂直于x軸1 m、z軸-1 m處，分別設(shè)置一個(gè)剛性面模擬外部邊界，在位于(0 m,0 m,2 m)處設(shè)置1個(gè)強(qiáng)度為100 kg/s2單極子源模擬外部噪聲源。測(cè)量面為1個(gè)圓柱面，該圓柱面以原點(diǎn)為中心，軸向平行于y軸，長(zhǎng)5 m，半徑0.795 77 m，用b表示圓柱殼長(zhǎng);在(0 m,0 m,-0.7 m)處施加1個(gè)z軸方向1 N的力。流體介質(zhì)為水，水中聲速為1 500 m/s，密度為1 000 kg/m3．本文旨在研究聲場(chǎng)分離的準(zhǔn)確性，要求水下結(jié)構(gòu)在自由場(chǎng)中和復(fù)雜環(huán)境下相同激勵(lì)下的振動(dòng)輻射噪聲，具體做法是:1)當(dāng)結(jié)構(gòu)位于自由場(chǎng)中時(shí)，先使用商用有限元程序僅對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元離散，計(jì)算結(jié)構(gòu)在點(diǎn)力激勵(lì)下的振動(dòng)響應(yīng)，再將有限元分析得到的結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)輸入商用邊界元程序，獲得其自由場(chǎng)特性;2)在有外部噪聲源和外部邊界情況下，同理先使用商用有限元程序僅對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元離散，計(jì)算結(jié)構(gòu)在點(diǎn)力激勵(lì)下的振動(dòng)響應(yīng)，再將有限元分析得到的結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)輸入商用邊界元程序中，同時(shí)在程序中設(shè)置外部噪聲源和外部邊界，獲取其在復(fù)雜聲場(chǎng)中的特性。數(shù)值仿真模型如圖2所示。2.2 自由場(chǎng)聲場(chǎng)還原

分別將復(fù)雜聲場(chǎng)中測(cè)量面上直接測(cè)量得到的聲壓定義為總聲場(chǎng)聲壓、測(cè)量面上背離聲源方向的聲壓定義為向外聲場(chǎng)聲壓、指向聲源方向的聲壓定義為向內(nèi)聲場(chǎng)聲壓、經(jīng)過聲場(chǎng)還原技術(shù)得到的聲壓定義為還原聲場(chǎng)聲壓、自由場(chǎng)中得到的聲壓為自由場(chǎng)聲壓，測(cè)量面上自由場(chǎng)、總聲場(chǎng)、向外聲場(chǎng)、還原聲場(chǎng)的聲功率級(jí)，結(jié)果如圖3所示。圖3中橫坐標(biāo)k為波數(shù)、b為測(cè)量面軸向長(zhǎng)度，縱坐標(biāo)為聲功率級(jí)(參考聲功率級(jí)10-18W)。由圖3可見，邊界和外部噪聲源對(duì)目標(biāo)聲場(chǎng)影響較大，很難直接獲取目標(biāo)的自由場(chǎng)特性。向外聲場(chǎng)的聲功率和自由場(chǎng)聲功率也有較大差別，表示聲場(chǎng)在外部邊界和噪聲源的作用下，散射聲場(chǎng)不能忽略。向外聲場(chǎng)消除散射聲場(chǎng)影響后得到的還原聲場(chǎng)聲功率和自由場(chǎng)聲功率基本一致，誤差小于1 dB.

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]艦艇水動(dòng)力噪聲的數(shù)值分析與拖曳模測(cè)試技術(shù)研究[D]. 高霄鵬.上海交通大學(xué) 2007

碩士論文
[1]結(jié)構(gòu)聲輻射的倏逝波濾波技術(shù)及應(yīng)用研究[D]. 劉程鵬.大連理工大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3093805