多极子波束形成理论与方法研究

发布时间：2020-09-30 09:42

　　气动噪声问题是现代化工业发展与国防建设的重要问题,不仅带来严重的噪声污染,还可能导致声振耦合、声疲劳等负面作用,影响装备的可靠性与安全性。波束形成方法是一种基于空间滤波的声场可视化技术,是目前最为广泛使用的气动噪声测试与分析手段。基于Lighthill声类比理论,气动噪声源一般被类比为单极子、偶极子与四极子形式,而常规波束形成方法是基于单极子声传播模型假设的,在定位复杂指向性多极子声源时,会造成定位错误与成像结果的误读。针对现有波束形成方法的局限性,本文开展了多极子波束形成理论与方法的研究,发展了适用于未知声源类型与指向性的多极子波束形成方法、相应的声源强度与指向性估计方法、组合多极子波束形成方法以及声源模态识别方法,通过测试信号互谱矩阵变换消除声源指向性对声源定位与辨识的影响,最终实现了多个不同指向性声源的定位与辐射声场重建。数值仿真验证了方法的可行性和准确性,设计并开展了圆柱绕流实验,验证方法在实际工程环境下的适用性与准确性。
【学位单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB53
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 波束形成方法概况
        1.2.2 单极子声源波束形成方法
        1.2.3 偶极子声源波束形成方法
        1.2.4 四极子声源波束形成方法
        1.2.5 国内外研究进展小结
    1.3 本文主要研究内容
第二章单极子波束形成理论
    2.1 单极子声传播模型
    2.2 单极子波束形成算法
    2.3 辨识多极子声源的局限性
    2.4 数值仿真与分析
        2.4.1 单极子波束形成算法的验证与比较
        2.4.2 单极子波束形成算法辨识多极子声源
    2.5 本章小结
第三章单类型多极子波束形成理论
    3.1 偶极子波束形成方法
        3.1.1 偶极子声传播模型
        3.1.2 基于传递关系修正的偶极子波束形成算法
        3.1.3 基于互谱矩阵变换的偶极子波束形成算法
        3.1.4 偶极子波束形成算法比较
    3.2 四极子波束形成方法
        3.2.1 四极子声传播模型
        3.2.2 基于互谱矩阵变换的四极子波束形成算法
    3.3 数值仿真与分析
        3.3.1 偶极子波束形成方法验证与分析
        3.3.2 四极子波束形成方法验证与分析
        3.3.3 辨识组合多极子声源的局限性
    3.4 本章小结
第四章组合多极子波束形成理论
    4.1 特征子空间相位匹配理论
    4.2 组合多极子波束形成算法
    4.3 声源模态识别方法
    4.4 数值仿真与分析
        4.4.1 组合多极子波束形成方法验证与分析
        4.4.2 声源模态识别方法验证与分析
        4.4.3 组合多极子声源辨识
    4.5 本章小结
第五章多极子波束形成方法的实验验证
    5.1 单一多极子波束形成方法的实验验证
        5.1.1 实验设备与方案
        5.1.2 实验结果与分析
    5.2 组合多极子波束形成方法的实验验证
        5.2.1 实验设备与方案
        5.2.2 实验结果与分析
    5.3 本章小结
第六章总结与展望
    6.1 全文工作总结
    6.2 主要创新点
    6.3 研究展望
参考文献
攻读硕士期间完成的学术论文及其他成果
致谢

【参考文献】