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

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

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

復(fù)雜聲場環(huán)境中的目標(biāo)聲源和測量面示意圖

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)置一個剛性面模擬外部邊界，在位于(0 m,0 m,2 m)處設(shè)置1個強(qiáng)度為100 kg/s2單極子源模擬外部噪聲源。測量面為1個圓柱面，該圓柱面以原點(diǎn)為中心，軸向平行于y軸，長5 m，半徑0.795 77 m，用b表示圓柱殼長;在(0 m,0 m,-0.7 m)處施加1個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．本文旨在研究聲場分離的準(zhǔn)確性，要求水下結(jié)構(gòu)在自由場中和復(fù)雜環(huán)境下相同激勵下的振動輻射噪聲，具體做法是:1)當(dāng)結(jié)構(gòu)位于自由場中時，先使用商用有限元程序僅對結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元離散，計算結(jié)構(gòu)在點(diǎn)力激勵下的振動響應(yīng)，再將有限元分析得到的結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)輸入商用邊界元程序，獲得其自由場特性;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結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元離散，計算結(jié)構(gòu)在點(diǎn)力激勵下的振動響應(yīng)，再將有限元分析得到的結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)輸入商用邊界元程序中，同時在程序中設(shè)置外部噪聲源和外部邊界，獲取其在復(fù)雜聲場中的特性。數(shù)值仿真模型如圖2所示。2.2 自由場聲場還原

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

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]艦艇水動力噪聲的數(shù)值分析與拖曳模測試技術(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：3093805