水声发射换能器及基阵的辐射声场建模与计算

摘要

本文在系统研究了各种典型声源声辐射的基本规律,以及边界元方法基本理论的基础上,对水声发射换能器及基阵的辐射声场的建模与计算进行了深入的研究.主要研究的内容及结果如下:一、在研究了线性声学的一些基本内容的基础上,对声波辐射的一般概念和几种典型声源的声波辐射的解析计算进行了系统的研究.二、研究了利用边界元模型计算振动体声辐射的问题.详细研究并推导了边界积分方程,包括外部赫姆霍茨积分方程、表面赫姆霍茨积分方程和内部赫姆霍茨积分方程.三、研究了利用基于边界元方法的SYSNOISE软件来计算各种声源的声辐射.四、研究了用边界元理论结合优化方法求解水声发射换能器共形阵的振速加权向量,以获得良好的发射性能.

目录

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英文文摘

第一章绪论

1.1水声换能器阵辐射声场建模计算问题的研究意义及目的

1.2水声换能器阵辐射声场建模计算的发展历史与研究现状

1.3本论文研究的主要内容

第二章线性声学基础

2.1引言

2.2线性声波方程

2.2.1小振幅声波-维波动方程

2.2.2小振幅声波三维波动方程

2.3速度势

2.4声强、声功率与辐射效率

2.5声压级与声强级

2.6本章小节

第三章几种典型声源的声辐射计算

3.1引言

3.2均匀脉动球源的声辐射

3.2.1辐射声场

3.2.2辐射阻抗

3.3等间距均匀离散直线阵的声辐射

3.4无限大刚性障板上圆形活塞的声辐射

3.4.1远声场特性

3.4.2近声场特性

3.4.3辐射阻抗

3.5表面振速分布不均匀的辐射器的辐射阻抗

3.6基阵的互辐射阻抗

3.7本章小节

第四章边界元模型基本理论

4.1引言

4.2外部问题边界积分公式

4.2.1格林函数

4.2.2边界积分方程

4.2.3外部赫姆霍茨积分方程

4.2.4表面赫姆霍茨积分方程

4.2.5内部赫姆霍茨积分方程

4.3内部问题边界积分公式

4.4边界元数值计算

4.5奇异积分

4.6解的非唯一性

4.7几个特殊问题

4.7.1半空间公式

4.7.2障板问题

4.7.3渐近公式

4.8本章小节

第五章用边界元方法计算水声发射换能器阵的辐射声场

5.1引言

5.2 SYSNOISE软件简介

5.3基于边界元方法的均匀脉动球源声辐射计算

5.4无限大刚性障板上单个活塞辐射器的声辐射计算

5.4无限大刚性障板上两个活塞辐射器的声辐射计算

5.4无限大刚性障板上方形活塞线列阵的声辐射计算

5.5无限大刚性障板上平面阵的声辐射计算

5.6有限大障板上换能器阵的声辐射计算

5.7阵形任意的换能器阵的声辐射计算

5.8本章小节

第六章水声发射换能器阵振速权值计算

6.1引言

6.2换能器阵振速权值计算基本原理

6.3换能器阵振速权值计算实例及结果

6.4本章小节

全文总结

参考文献

攻读硕士学位期间发表和录用的文章

致谢

西北工业大学学位论文适应产权声明书及西北工业大学学位论文原创性声明