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深海声传播信道和目标被动定位研究现状 被引量:15
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作者 杨坤德 李辉 段睿 《中国科学院院刊》 CSSCI CSCD 北大核心 2019年第3期314-320,共7页
随着我国海洋技术逐渐从近浅海向深远海的战略性转移,深海目标远程探测技术逐渐受到重视。海洋中目前已知的可用于远距离传播的信号是声信号,海洋是"声透明"的。基于水声传播特性的新型水声技术是实现装备探测能力突破的关键... 随着我国海洋技术逐渐从近浅海向深远海的战略性转移,深海目标远程探测技术逐渐受到重视。海洋中目前已知的可用于远距离传播的信号是声信号,海洋是"声透明"的。基于水声传播特性的新型水声技术是实现装备探测能力突破的关键。文章主要概述了目前研究比较集中的深海表面波导、表面波导泄露、会聚区、海底弹射和可靠声路径5种深海声传播信道,以及基于可靠声路径的目标被动定位方法。旨在通过梳理深海声传播规律及相关被动定位技术,为水声技术的快速发展提供思路。 展开更多
关键词 深海 声传播 被动定位
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速度分布对气体超声流量计声传播规律的影响 被引量:11
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作者 郑丹丹 王蜜 孙彦招 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CSCD 北大核心 2017年第11期1169-1175,共7页
气体超声流量计广泛应用于天然气贸易计量,在实际工业现场,由于流态和流速的不同,使得超声波传播特性呈现不同的规律.为了研究这一规律的变化特征,文中提出了一种基于COMSOL仿真的射线追踪方法来模拟单声道气体超声流量计的测量过程,并... 气体超声流量计广泛应用于天然气贸易计量,在实际工业现场,由于流态和流速的不同,使得超声波传播特性呈现不同的规律.为了研究这一规律的变化特征,文中提出了一种基于COMSOL仿真的射线追踪方法来模拟单声道气体超声流量计的测量过程,并验证了该仿真方法的正确性.选取充分发展湍流和单弯头下游的速度分布为研究对象,以5个不同的速度点为入口流速,讨论超声波传播轨迹、传播时间、轨迹偏移量、声压分布等参数随流速、流态的变化规律,进而分析其对流量测量的影响,提出一种改善测量误差的修正方法,使测量误差最大降低约4%,,达到修正效果. 展开更多
关键词 气体超声流量计 声传播 射线追踪方法
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海洋混合层结构对表面声道中声传播特性的影响分析 被引量:10
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作者 张旭 张永刚 +1 位作者 张健雪 董楠 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期79-89,共11页
利用WOA05气候态数据集和北黄海调查数据,应用BELLHOP高斯束射线模型分析了我国近海及西太平洋典型海区的混合层结构对表面声道中声传播特性的影响,结果表明:我国近海的混合层结构有显著的区域性和季节性变化;深海中主要表现为混合层深... 利用WOA05气候态数据集和北黄海调查数据,应用BELLHOP高斯束射线模型分析了我国近海及西太平洋典型海区的混合层结构对表面声道中声传播特性的影响,结果表明:我国近海的混合层结构有显著的区域性和季节性变化;深海中主要表现为混合层深度变化,这种变化直接影响表面声道的空间分布,声波在混合层中的表面声道中传播与在混合层外的影区中传播产生的能量场差异较大;浅海中混合层深度与声速梯度的空间变化都很明显,声速梯度的增大和混合层的加深都能使更多声线以反转的形式传播,使表面声道声场增强。两组海上实验数据表明,在真实海洋中混合层可在短时间内出现生消变化或在局部海域出现非均匀分布。在浅海温跃层环境下,海-气边界特定的物理过程能够使混合层发生间歇性的变化,当表面声道出现时近表层声场明显增强。 展开更多
关键词 混合层 声速剖面 表面声道 声传播 BELLHOP模型
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浅海环境下低频声信号传播特性研究 被引量:8
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作者 祝捍皓 郑广学 +3 位作者 张海刚 郑红 林建民 汤云峰 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期1464-1472,共9页
针对典型浅海海洋环境下的低频声传播问题,以快速场方法为建模手段,以声能流为研究对象,结合具体算例模拟研究了不同浅海环境参数对低频声信号传播特性的影响规律.研究结果表明:矢量场中质点垂直振速传播衰减远大于同点声压与水平振速... 针对典型浅海海洋环境下的低频声传播问题,以快速场方法为建模手段,以声能流为研究对象,结合具体算例模拟研究了不同浅海环境参数对低频声信号传播特性的影响规律.研究结果表明:矢量场中质点垂直振速传播衰减远大于同点声压与水平振速传播损失;海洋环境参数、声源参数、海底声学参数均对低频声信号传播具有重要影响,其中又以海底声速对声能量传播特性的影响最为显著. 展开更多
关键词 浅海Pekeris波导 低频声信号 快速场方法 声传播 声能流
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稳态背景流场下超声波流量计内瞬态声场分析 被引量:8
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作者 李冬 耿介 +1 位作者 杜广生 刘正刚 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2017年第11期1802-1808,共7页
采用Runge-Kutta间断有限元(RKDG)方法对一款Z型超声波水表进行三维数值模拟,计算过程分为流场计算和声场计算两个部分。采用标准k-ε模型获得超声传播的稳态背景流场。对声学变量作线性化假设,从欧拉方程、连续性方程和状态方程中获得... 采用Runge-Kutta间断有限元(RKDG)方法对一款Z型超声波水表进行三维数值模拟,计算过程分为流场计算和声场计算两个部分。采用标准k-ε模型获得超声传播的稳态背景流场。对声学变量作线性化假设,从欧拉方程、连续性方程和状态方程中获得绝热状态下声传播的控制方程。在发射换能器的端面定义法向速度边界条件,以图形化的形式展现超声波在顺流情况下的传播过程。切换发射和接收换能器的相对位置,重新计算得到声波逆流传播时相应接收换能器端面的平均声压分布。对比顺、逆流情况下换能器端面平均声压分布,通过曲线拟合得到的传播时差值要小于实验得到的时差值。该方法为模拟声波在复杂结构和流动中传播提供可能性。 展开更多
关键词 超声波流量计 间断有限元 时差 声传播
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声波测井中首波的物理机制 被引量:6
6
作者 余寿绵 《测井技术》 CAS CSCD 1992年第1期1-5,共5页
本文阐明了声波测井中的首波是波动方程的非线性效应,在井内外介质均为理想弹性体的情况下,导出了首波的解析表示式,指出它是一种共振模式,无轴向几何衰减。首波不是“临界、折射波至”,临界折射波不存在。几何声学不适用于声波测井。
关键词 声波测井 波传播 波动方程
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南海夏季沿岸内波与定点声起伏特征分析
7
作者 王臻 胡涛 +2 位作者 王文博 郭圣明 马力 《声学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期67-77,共11页
利用2020年6月海南岛沿岸试验数据,分析内波及声能量起伏特征。试验海域以全日潮内波为主,并伴随有高频内波活动。内波活动引起360 Hz单频信号20 km定点声起伏峰峰值超过30 dB,320~400 Hz线性调频信号起伏峰峰值超过15 dB。利用测量数... 利用2020年6月海南岛沿岸试验数据,分析内波及声能量起伏特征。试验海域以全日潮内波为主,并伴随有高频内波活动。内波活动引起360 Hz单频信号20 km定点声起伏峰峰值超过30 dB,320~400 Hz线性调频信号起伏峰峰值超过15 dB。利用测量数据结合数值仿真,讨论了内波引起单频信号和线性调频信号呈现不同起伏特征的原因。结果表明:试验海域内波活动导致单频声场模态间干涉条纹出现移动,进而导致接收位置处特定频率的声能量出现大幅度的快速起伏;由于带宽内的平均作用,宽带信号的能量起伏远小于单频信号的能量起伏。当内波传播速度变化时,各内波成分在声传播路径上出现的时间和位置发生了变化,使得声场出现剧烈起伏的时间也随之变化。 展开更多
关键词 浅海内波 声能量起伏 声传播 模态分析
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基于Biot理论的饱和砂质沉积物声传播模型及耗散机制分析
8
作者 张勇 缪金强 +1 位作者 王勇 刘观仕 《声学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1073-1082,共10页
为研究海底浅表砂质沉积物的频散特性,利用由多孔介质理论发展而来的Biot模型、Biot-Stoll模型和附加接触喷流与剪切拖曳的Biot-Stoll模型(BICSQS模型),对比三种声传播模型描述下的典型砂质沉积物中纵波和横波频散特性,分析了模型中不... 为研究海底浅表砂质沉积物的频散特性,利用由多孔介质理论发展而来的Biot模型、Biot-Stoll模型和附加接触喷流与剪切拖曳的Biot-Stoll模型(BICSQS模型),对比三种声传播模型描述下的典型砂质沉积物中纵波和横波频散特性,分析了模型中不同耗散机制对其声频散关系的影响;结合实测数据探讨了各模型对砂质沉积物的适用性。结果表明,沉积物的声频散特性是不同耗散机制共同作用的结果,不同频段内的主要耗散机制不同,相同频段内耗散机制对纵波和横波的传播影响亦不同;随着频率的增加,相比Biot和Biot-Stoll模型的预测结果,砂质沉积物的实测声速和衰减系数表现出更高的频散趋势,而BICSQS模型可更合理地预测和解释试验现象,适用性更好。 展开更多
关键词 砂质沉积物 Biot 理论 声传播 耗散机制 频散关系
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基于线化方程的声传播计算方法研究
9
作者 陈荣钱 王李璨 +2 位作者 占柠瑀 宋翘楚 尤延铖 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期50-62,共13页
复杂流场如剪切层、旋涡等会改变气动噪声的传播特性,引起折射、反射和散射等现象,对声源识别、测量产生影响。基于线化方程的声传播计算方法是研究声波在复杂流场中传播的重要手段。本文针对非均匀流中声传播计算存在的问题,介绍了近... 复杂流场如剪切层、旋涡等会改变气动噪声的传播特性,引起折射、反射和散射等现象,对声源识别、测量产生影响。基于线化方程的声传播计算方法是研究声波在复杂流场中传播的重要手段。本文针对非均匀流中声传播计算存在的问题,介绍了近年来课题组开展的研究工作:提出了改进梯度项抑制方法,以抑制基于线化方程模拟声波穿过剪切层时出现的数值不稳定波;发展了适用于线化方程的基于Boltzmann模型的有限体积法通量计算格式,以模拟声波在包含复杂外形流场中的传播问题;发展了简化的线化格子Boltzmann方法,改善了格子Boltzmann方法模拟声传播时内存占用大的问题;研究了剪切层对声源定位的影响规律,建立了定位误差随射流马赫数、斯特劳哈尔数变化的数学模型,为提高实验测量精度提供参考。 展开更多
关键词 线化方程 声传播 格子BOLTZMANN模型 计算气动声学
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基于声学求解耦合的车内气动噪声水平优化
10
作者 姜晴雯 张英朝 +1 位作者 关青青 杜冠茂 《气动研究与试验》 2024年第4期97-103,共7页
本文采用计算流体力学(CFD)与声学求解器(应用FEM)耦合计算的方式,对140km/h工况下代号为TMS的某汽车模型进行外流场与内外声场分析,利用直接计算法对A柱、后视镜与车窗表面的声压情况进行了计算与分析,找出外场风噪声严重的区域;然后... 本文采用计算流体力学(CFD)与声学求解器(应用FEM)耦合计算的方式,对140km/h工况下代号为TMS的某汽车模型进行外流场与内外声场分析,利用直接计算法对A柱、后视镜与车窗表面的声压情况进行了计算与分析,找出外场风噪声严重的区域;然后利用有限元方法对车内噪声水平进行了计算,对驾驶员内外耳处的噪声水平进行了重点分析。根据分析的结果,从车外造型方面提出了两种改进方案,分别是减薄镜柄和侧窗前部加凸起特征。通过对驾驶员左耳处声压级曲线的对比情况来看,两种方案均对车内噪声水平实现了0~2dB之间不同程度的降低,达到了最初的降噪目的,对以后应用该方法进行汽车车内气动噪声研究具有一定的参考意义。 展开更多
关键词 汽车噪声 CFD FEM 汽车气动噪声 声传播 降噪
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深海会聚区特征参数计算方法研究 被引量:6
11
作者 范培勤 笪良龙 李玉阳 《海洋技术》 北大核心 2012年第4期23-25,共3页
针对深海会聚区特征参数计算的问题,分析了深海会聚区现象的形成机理,建立了会聚区距离计算模型,通过对某海区会聚区距离的统计分析,得到了会聚区距离与表面声速、临界深度之间的对应关系,实现了会聚区距离的快速预报。该方法物理意义... 针对深海会聚区特征参数计算的问题,分析了深海会聚区现象的形成机理,建立了会聚区距离计算模型,通过对某海区会聚区距离的统计分析,得到了会聚区距离与表面声速、临界深度之间的对应关系,实现了会聚区距离的快速预报。该方法物理意义明确、结果简单、便于应用,较好地反映会聚区距离与环境参数的关系。 展开更多
关键词 声传播 会聚区 特征参数 临界深度
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基于剪切层扇形分层模型的射流声传播分析 被引量:6
12
作者 沈哲 王毅刚 +1 位作者 杨志刚 贺银芝 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期596-601,共6页
通过计算流体力学建立一种扇形分层剪切层速度模型,并以此为基础用几何声学方法推导整个射流结构的声传播模型.以实际开口式风洞为研究对象,用数值仿真给出射流结构速度分布.建立速度随角度均匀变化的扇形分层剪切层速度模型.用声折射... 通过计算流体力学建立一种扇形分层剪切层速度模型,并以此为基础用几何声学方法推导整个射流结构的声传播模型.以实际开口式风洞为研究对象,用数值仿真给出射流结构速度分布.建立速度随角度均匀变化的扇形分层剪切层速度模型.用声折射理论推导不同速度层之间的声传播.以声漂移量为指标对射流声传播模型进行声学风洞试验验证,证明本模型对声漂移量的预测精度更高,在高风速、剪切层较厚的情况下,优势尤为明显. 展开更多
关键词 声传播 射流 剪切层 几何声学
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400 km/h高速列车受电弓多极子声源气动噪声特性研究
13
作者 蔡陈之 肖军 +1 位作者 李晏良 詹晏 《中国铁路》 北大核心 2024年第6期7-16,共10页
随着高速列车的运行速度不断增加,其产生的气动噪声呈现明显多声源特征,高速运动效应显著,四极子声源比例增加,对列车远场噪声的影响不容忽视。根据混合CAA方法,基于涡声理论和Lighthill声比拟方法,分析400 km/h受电弓结构周围流场与气... 随着高速列车的运行速度不断增加,其产生的气动噪声呈现明显多声源特征,高速运动效应显著,四极子声源比例增加,对列车远场噪声的影响不容忽视。根据混合CAA方法,基于涡声理论和Lighthill声比拟方法,分析400 km/h受电弓结构周围流场与气动噪声、远场声传播特性,研究四极子声源对其声辐射的影响。结果表明:受电弓结构高速运动在近壁面产生的复杂涡运动是主要气动噪声源,涡结构主要集中在头部、底架和绝缘子处。受电弓高速运动产生的高湍流区域主要发生在主杆附近,导致体四极子声源加强,该区域部件表面流动分离,产生较强的湍流。四极子声源最大强度约为偶极子声源的0.4倍,其声场能量转化效率比偶极子声源低。受电弓近场最大总声压级为136 dB,远场声辐射沿不同方向的主频位于同一频带,频谱整体呈现多峰特征。400 km/h高速列车受电弓产生的气动噪声中,四极子声源能量占比达到38.3%。 展开更多
关键词 气动噪声 低频声场 四极子声源 声传播 数值仿真 高速列车 受电弓
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北极双声道波导声传播特性分析
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作者 李卿基 韩笑 +1 位作者 曹然 魏泽勋 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1280-1287,共8页
北极波弗特海域下特殊的双声道声速结构对水下声传播产生深刻影响,本文利用第9次北极科学考察数据,研究了双声道波导的声传播特性,分析了波弗特声道显著声捕获能力的机理。研究发现:当声源频率足够高时,一些模态会被捕获在波弗特声道中... 北极波弗特海域下特殊的双声道声速结构对水下声传播产生深刻影响,本文利用第9次北极科学考察数据,研究了双声道波导的声传播特性,分析了波弗特声道显著声捕获能力的机理。研究发现:当声源频率足够高时,一些模态会被捕获在波弗特声道中,这些被捕获模态将不受海冰或海床影响,能量损失较小。当声源位于声道内时,激发出的被捕获模态使得声波能够远距离传播。另外,这些被捕获模态的声学特性仅与波弗特声道内的声速变化有关,在声场中传播较为稳定,能够形成稳定的干涉结构。 展开更多
关键词 北极 波弗特透镜 声传播 模态 传播损失 相速度 群速度 干涉结构
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基于声学不均匀特性的磁感应磁声成像声压解析 被引量:5
15
作者 张伟 马任 +2 位作者 张顺起 殷涛 刘志朋 《北京生物医学工程》 2014年第6期558-564,共7页
目的依据人体声学参数,探索磁声耦合成像声信号在声学非均匀媒介中的传播对检测结果的影响。方法参考人体组织声学特性建立仿真模型,借助有限元分析工具进行电磁场仿真,采用时域有限差分方法求解磁声信号在仿真模型中的传播,并在自由空... 目的依据人体声学参数,探索磁声耦合成像声信号在声学非均匀媒介中的传播对检测结果的影响。方法参考人体组织声学特性建立仿真模型,借助有限元分析工具进行电磁场仿真,采用时域有限差分方法求解磁声信号在仿真模型中的传播,并在自由空间采集声压信号。最后,对比研究磁声信号在声学均匀模型和声学非均匀模型中的传播过程。结果在两个声学模型中声源分布相同,声学非均匀模型中采集的声压信号峰值数量多于声源边界,且声压峰值间的时间间隔与声源边界之间的距离不匹配。结论初步揭示了声学非均匀特性对磁感应磁声成像的影响,为声学非均匀媒介的重建算法研究奠定了一定基础。 展开更多
关键词 时域有限差分 声传播 电阻抗 磁声成像
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冬季冲绳海域地形及黑潮对声传播的影响 被引量:1
16
作者 殷丽君 张林 +2 位作者 孙雪海 段嘉希 笪良龙 《声学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期802-810,共9页
冲绳海域地形复杂且冬季存在较强的黑潮海洋锋,利用数值实验研究斜坡地形和海洋锋同时存在时由浅海至深海的声传播特性。海洋模式数值预报环境数据表明,分布于冲绳海槽斜坡上方的海洋锋导致该海域上层水体声速存在水平变化,纬度越高,水... 冲绳海域地形复杂且冬季存在较强的黑潮海洋锋,利用数值实验研究斜坡地形和海洋锋同时存在时由浅海至深海的声传播特性。海洋模式数值预报环境数据表明,分布于冲绳海槽斜坡上方的海洋锋导致该海域上层水体声速存在水平变化,纬度越高,水平变化越大。利用抛物方程声场模型计算声传播损失,通过简正模态分析存在表面声道的环境中声能量分布,利用声线轨迹图解释海底斜坡和海洋锋对声传播的影响。结果表明:声源频率低于表面声道截止频率时,声传播主要受海底地形影响;声源频率高于表面声道截止频率时,位于表面声道内的声源激发的声能量主要在表面声道传播,部分声能量从表面声道泄漏沿斜坡向深海传播,位于表面声道深度以下的声源激发的声能量主要沿斜坡向深海传播,斜坡地形导致表面声道下方至共轭深度这一深度范围呈现为声影区,海洋锋的存在可导致表面声道传播损失变化明显,影响程度与声源深度有关。 展开更多
关键词 黑潮海洋锋 表面声道 声传播 海底地形
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基于点云数据的声学边界元分析方法 被引量:4
17
作者 庄超 刘汉光 +1 位作者 康凯旋 苏俊收 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第18期231-235,共5页
以点云数据作为声学边界元分析的基础数据,把逆向工程与声学边界元数值计算相结合。将扫描获取的不规则的点云网格优化处理为形状规则、满足数值计算的网格单元模型,以用于声学数值计算,实现了CAD几何模型与CAE仿真分析的无缝衔接,提出... 以点云数据作为声学边界元分析的基础数据,把逆向工程与声学边界元数值计算相结合。将扫描获取的不规则的点云网格优化处理为形状规则、满足数值计算的网格单元模型,以用于声学数值计算,实现了CAD几何模型与CAE仿真分析的无缝衔接,提出基于点云数据的声学边界元分析方法。以小型扫路机厢体声传播问题作为具体算例,与传统声学边界元仿真对比,得到了较高的吻合度,证明了该方法的有效性与可行性。 展开更多
关键词 点云数据 声学边界元 声传播
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研究均匀损耗介质中声波传播特性的一种新方法 被引量:4
18
作者 段方勇 黄载禄 万发贯 《华中理工大学学报》 CSCD 北大核心 1992年第4期55-59,共5页
本文引入两个与声衰减有关的介质参量,定义了声传播系数;导出了具有粘滞性衰减和导热性衰减的均匀介质中的声波波动方程;分析了频率和介质参数对声波衰减、相移及声速的影响,所得理论结论能较好地解释有关文献的实验结果.
关键词 介质参数 衰减 声传播 频率
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电站锅炉管阵列内声传播特性及时延值测量 被引量:4
19
作者 安连锁 冯强 +4 位作者 沈国清 姜根山 张世平 王鹏 张海宇 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期13-20,共8页
对电站锅炉管阵列内声传播特性及时延值进行研究,利用Fluent软件对非均匀温度场与均匀温度场、不同管排数及不同布置方式的管阵列内声传播特性进行对比,并搭建管阵列实验台,引入快速集合经验模态分解(EEMD)算法对管阵列内时延值进行测量... 对电站锅炉管阵列内声传播特性及时延值进行研究,利用Fluent软件对非均匀温度场与均匀温度场、不同管排数及不同布置方式的管阵列内声传播特性进行对比,并搭建管阵列实验台,引入快速集合经验模态分解(EEMD)算法对管阵列内时延值进行测量.结果表明:管阵列内声传播存在声阻带,且在非均匀温度场集合经验模态分解下声阻带向低频段移动,管排数越多,声阻带效应越明显,管道间节距对错列与顺列布置方式下的声阻带有一定影响;基于快速EEMD处理,选用低频段声信号能够获得有效时延值. 展开更多
关键词 电站锅炉 管阵列 声传播特性 时延值 快速集合经验模态分解
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水下稳态涡流场声传播的数值模拟和实验研究
20
作者 喻敏 樊丁繁 +1 位作者 张烨 刘航 《声学技术》 CSCD 北大核心 2023年第4期419-425,共7页
声波穿过涡流场时声传播特性会发生改变,可由此判断涡流场的存在及其特征参数。文章首先推导了二维稳态涡流场的射线微分方程组,实现了声波通过涡流场的声线轨迹模拟。然后开展水池超声传感器实验,采用现代计算流体力学(Computational F... 声波穿过涡流场时声传播特性会发生改变,可由此判断涡流场的存在及其特征参数。文章首先推导了二维稳态涡流场的射线微分方程组,实现了声波通过涡流场的声线轨迹模拟。然后开展水池超声传感器实验,采用现代计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)仿真方法获取涡流场参数。最后将通过涡流场声信号的时延结果,与实验测量值进行对比分析。结果表明,对于涡核半径为30 mm,最大切向速度为1.2 m·s^(-1)的涡流场,数值模拟误差小于10%,验证了基于射线声学的水下稳态涡流场声传播数值模拟的有效性。 展开更多
关键词 射线声学 稳态涡流场 声传播 时延
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