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理想介质中强声组阵技术研究

作　者: 张利杰
导　师: 曾新吾
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 力学
关键词: 强声组阵气流喷注气流调制数值模拟指向性声压级增益
分类号: O421.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

本文对强声声源和阵列性能进行了数值模拟和实验研究。全文主要工作包括以下几个方面:对流体动力型声源性能进行了实验研究。研究了气流喷注式强声声源喷气压力、喷嘴环缝宽度、喷嘴外径以及喷嘴出口与谐振管口的间距对声源发声性能的影响规律;分析了气流调制式强声声源的声能发声系统的频率响应特性。结果表明:对于谐振管内径为40毫米的强声声源,最佳喷气压力约为9个大气压力,最佳环缝宽度约为6毫米,最佳喷嘴外径约为33毫米,气流调制式强声声源的最佳频响点处于500-600Hz之间。结合边界元理论建立了声源模型,利用所建立的模型进行了声源和阵列的数值模拟。模拟了单声源、二元阵、四元线形阵和四元方形阵的声场,研究了阵元间距、发声频率、阵元数量和声源差异对阵列的影响规律。结果表明:理想条件下的声源阵列对称轴线上的声压级增益和声场的指向性,四元阵最优,四元线形阵和四元方形阵性能相近,考虑吸收损失后,四元方形阵较优;理想条件下在一定范围内随着阵元间距的增大和发声频率的提高,声场主声束角逐渐减小,旁瓣增多,声压级增益保持不变;同样考虑吸收损失后,阵元间距越大声场能量就越分散,主声束方向的能量就越少,频率越高能量衰减也越快;增加阵元的数量可以在限制旁瓣增加的同时提高声场的指向性;组成阵列的各声源在发声频率和初始能量上的较小差别不会对整个声场造成较大影响。利用气流喷注式强声声源和气流调制式强声声源进行了声源组阵实验,并对对称轴线上的声压级增益和声场指向性进行了分析,结果表明:气流调制式强声声源阵列的声压级增益和声场指向性均同理论和模拟值较为相近。

理想介质中强声组阵技术研究

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