水中目标自由场声辐射特性还原及远场声辐射热区识别
发布时间：2021-03-22 06:18
获取水中目标的声特性对目标识别和分析十分重要。为解决水中目标声特性测试中自由场条件难以实现的问题,消除结构表面能量流对远场声辐射热区识别的干扰,提出结合基于边界元自由场还原技术和表面贡献法的声场分离技术,实现水中近场非自由场环境中获取水中目标的声特性和识别远场声辐射热区。数值模拟结果表明:非自由环境下基于边界元的声场还原方法还原得到的声场声压、声功率等特性,与直接在自由场获取的结果基本相同;进一步利用表面贡献法过滤掉循环于振动结构表面的能量流,能够在近场识别远场辐射热区。该方法突破了测试环境限制,可大幅降低测试费用,具有一定的工程应用价值。
【文章来源】：兵工学报. 2020,41(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
复杂声场环境中的目标声源和测量面示意图
圆柱壳中心处在原点，轴向平行于y轴，在垂直于x轴1 m、z轴-1 m处，分别设置一个刚性面模拟外部边界，在位于(0 m,0 m,2 m)处设置1个强度为100 kg/s2单极子源模拟外部噪声源。测量面为1个圆柱面，该圆柱面以原点为中心，轴向平行于y轴，长5 m，半径0.795 77 m，用b表示圆柱壳长;在(0 m,0 m,-0.7 m)处施加1个z轴方向1 N的力。流体介质为水，水中声速为1 500 m/s，密度为1 000 kg/m3．本文旨在研究声场分离的准确性，要求水下结构在自由场中和复杂环境下相同激励下的振动辐射噪声，具体做法是:1)当结构位于自由场中时，先使用商用有限元程序仅对结构进行有限元离散，计算结构在点力激励下的振动响应，再将有限元分析得到的结构振动响应输入商用边界元程序，获得其自由场特性;2)在有外部噪声源和外部边界情况下，同理先使用商用有限元程序仅对结构进行有限元离散，计算结构在点力激励下的振动响应，再将有限元分析得到的结构振动响应输入商用边界元程序中，同时在程序中设置外部噪声源和外部边界，获取其在复杂声场中的特性。数值仿真模型如图2所示。2.2 自由场声场还原
分别将复杂声场中测量面上直接测量得到的声压定义为总声场声压、测量面上背离声源方向的声压定义为向外声场声压、指向声源方向的声压定义为向内声场声压、经过声场还原技术得到的声压定义为还原声场声压、自由场中得到的声压为自由场声压，测量面上自由场、总声场、向外声场、还原声场的声功率级，结果如图3所示。图3中横坐标k为波数、b为测量面轴向长度，纵坐标为声功率级(参考声功率级10-18W)。由图3可见，边界和外部噪声源对目标声场影响较大，很难直接获取目标的自由场特性。向外声场的声功率和自由场声功率也有较大差别，表示声场在外部边界和噪声源的作用下，散射声场不能忽略。向外声场消除散射声场影响后得到的还原声场声功率和自由场声功率基本一致，误差小于1 dB.
【参考文献】：
期刊论文
[1]水下圆柱壳自由场声辐射特性的获取[J]. 林伟,夏茂龙,孟春霞,黎胜. 中国舰船研究. 2019(02)
[2]基于等效源法的单全息面分离声场研究[J]. 田湘林,楼京俊. 噪声与振动控制. 2018(04)
[3]单全息面的直接声场分离方法探究[J]. 王晓冬. 科技经济导刊. 2018(13)
[4]基于简正波和波叠加法的水下非自由声场重建技术仿真研究[J]. 周思同,何琳,帅长庚,杨家轩. 兵工学报. 2018(02)
[5]基于表面贡献法的船壳远场声辐射热区识别[J]. 刘正浩,郑毅,黎胜. 舰船科学技术. 2017(13)
[6]一种基于三元阵的水下目标被动定位方法[J]. 姜可宇,姚直象,尹敬湘. 兵工学报. 2012(09)
博士论文
[1]舰艇水动力噪声的数值分析与拖曳模测试技术研究[D]. 高霄鹏.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]结构声辐射的倏逝波滤波技术及应用研究[D]. 刘程鹏.大连理工大学 2018
本文编号：3093805
【文章来源】：兵工学报. 2020,41(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
复杂声场环境中的目标声源和测量面示意图
圆柱壳中心处在原点，轴向平行于y轴，在垂直于x轴1 m、z轴-1 m处，分别设置一个刚性面模拟外部边界，在位于(0 m,0 m,2 m)处设置1个强度为100 kg/s2单极子源模拟外部噪声源。测量面为1个圆柱面，该圆柱面以原点为中心，轴向平行于y轴，长5 m，半径0.795 77 m，用b表示圆柱壳长;在(0 m,0 m,-0.7 m)处施加1个z轴方向1 N的力。流体介质为水，水中声速为1 500 m/s，密度为1 000 kg/m3．本文旨在研究声场分离的准确性，要求水下结构在自由场中和复杂环境下相同激励下的振动辐射噪声，具体做法是:1)当结构位于自由场中时，先使用商用有限元程序仅对结构进行有限元离散，计算结构在点力激励下的振动响应，再将有限元分析得到的结构振动响应输入商用边界元程序，获得其自由场特性;2)在有外部噪声源和外部边界情况下，同理先使用商用有限元程序仅对结构进行有限元离散，计算结构在点力激励下的振动响应，再将有限元分析得到的结构振动响应输入商用边界元程序中，同时在程序中设置外部噪声源和外部边界，获取其在复杂声场中的特性。数值仿真模型如图2所示。2.2 自由场声场还原
分别将复杂声场中测量面上直接测量得到的声压定义为总声场声压、测量面上背离声源方向的声压定义为向外声场声压、指向声源方向的声压定义为向内声场声压、经过声场还原技术得到的声压定义为还原声场声压、自由场中得到的声压为自由场声压，测量面上自由场、总声场、向外声场、还原声场的声功率级，结果如图3所示。图3中横坐标k为波数、b为测量面轴向长度，纵坐标为声功率级(参考声功率级10-18W)。由图3可见，边界和外部噪声源对目标声场影响较大，很难直接获取目标的自由场特性。向外声场的声功率和自由场声功率也有较大差别，表示声场在外部边界和噪声源的作用下，散射声场不能忽略。向外声场消除散射声场影响后得到的还原声场声功率和自由场声功率基本一致，误差小于1 dB.
【参考文献】：
期刊论文
[1]水下圆柱壳自由场声辐射特性的获取[J]. 林伟,夏茂龙,孟春霞,黎胜. 中国舰船研究. 2019(02)
[2]基于等效源法的单全息面分离声场研究[J]. 田湘林,楼京俊. 噪声与振动控制. 2018(04)
[3]单全息面的直接声场分离方法探究[J]. 王晓冬. 科技经济导刊. 2018(13)
[4]基于简正波和波叠加法的水下非自由声场重建技术仿真研究[J]. 周思同,何琳,帅长庚,杨家轩. 兵工学报. 2018(02)
[5]基于表面贡献法的船壳远场声辐射热区识别[J]. 刘正浩,郑毅,黎胜. 舰船科学技术. 2017(13)
[6]一种基于三元阵的水下目标被动定位方法[J]. 姜可宇,姚直象,尹敬湘. 兵工学报. 2012(09)
博士论文
[1]舰艇水动力噪声的数值分析与拖曳模测试技术研究[D]. 高霄鹏.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]结构声辐射的倏逝波滤波技术及应用研究[D]. 刘程鹏.大连理工大学 2018
本文编号：3093805
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/gongchengguanli/3093805.html
