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水下双层加肋圆柱壳全空间收发分置散射声场快速预报方法

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声学学报 2024年第1期49卷 78-88页

作者：陈昌雄彭子龙宋昊范军薛亚强江苏科技大学能源与动力学院镇江212100 中国船舶集团有限公司系统工程研究院北京100094 上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240

针对水下双层加肋圆柱壳的全空间收发分置散射声场求解,提出了一种快速预报方法。该方法将散射声场表示为声散射传递函数与声源密度函数的乘积,以目标表面网格信息、少量的仿真或测试多基地散射声压数据作为已知信息,借助数值积分、矩... 详细信息

针对水下双层加肋圆柱壳的全空间收发分置散射声场求解,提出了一种快速预报方法。该方法将散射声场表示为声散射传递函数与声源密度函数的乘积,以目标表面网格信息、少量的仿真或测试多基地散射声压数据作为已知信息,借助数值积分、矩阵理论、最小二乘法对其他收发分置散射声场进行预报。分别以有限元仿真和试验测试的散射声压数据作为输入,对水下双层加肋圆柱壳的多基地散射声场进行了计算,并与完全采用有限元方法的计算结果进行了对比。结果表明:该方法在目标表面结构和部分散射声场数据已知条件下能对目标的全空间收发分置散射声场进行预报;已知散射声压数据量越多,计算频率越低,预报精度越高。

关键词：散射声场收发分置双层加肋圆柱壳目标强度

基于有限数据的水下球类目标多基地低频散射声场预报方法

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上海交通大学学报 2024年第7期58卷 1006-1017页

作者：陈昌雄彭子龙宋昊薛亚强周富霖江苏科技大学能源与动力学院江苏镇江212100 中国船舶集团有限公司系统工程研究院北京100094 上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240

针对水下球类目标多基地声散射声场预报,提出了一种基于有限散射声压信息数据的预报方法.该方法将散射声场表示为声散射传递函数与声源密度函数的乘积形式,通过数值积分以模型表面网格信息作为输入得到声散射传递函数,以已知的少量散射... 详细信息

针对水下球类目标多基地声散射声场预报,提出了一种基于有限散射声压信息数据的预报方法.该方法将散射声场表示为声散射传递函数与声源密度函数的乘积形式,通过数值积分以模型表面网格信息作为输入得到声散射传递函数,以已知的少量散射声压数据作为输入,综合运用声学互易性、最小二乘法和矩阵变换得到声源密度函数.针对双层球壳以及带铺板球壳,分别利用Rayleigh简正级数解和有限元计算方法对该预报方法进行了验证.对带铺板球壳进行了目标强度试验,对比了测试结果和有限元计算结果,分别以几个测试数据和有限元数据作为输入预报了带铺板球壳多基地散射声场并与有限元结果对比.仿真和试验结果均吻合较好,验证了该预报方法的可行性.

关键词：声散射多基地散射声场球类目标声场预报收发分置

壳厚非协同缩比模型水下声散射相似性分析及修正方法

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兵工学报 2024年

作者：李崟浩彭子龙宋昊彭绍康唐宇航江苏科技大学能源与动力学院中国船舶集团有限公司系统工程研究院 92578部队

受加工工艺、水下承压、安全运输等因素的限制，声散射缩比模型的壳厚及三维主尺寸常常难以满足声学相似性设计要求，严重制约模型与实船之间的声散射特性的换算。为此，尝试将壳体局部声学参数的声学相似性分析与修正作为目标整体声散... 详细信息

受加工工艺、水下承压、安全运输等因素的限制，声散射缩比模型的壳厚及三维主尺寸常常难以满足声学相似性设计要求，严重制约模型与实船之间的声散射特性的换算。为此，尝试将壳体局部声学参数的声学相似性分析与修正作为目标整体声散射修正的基础，提出一种针对壳厚非协同缩比模型的目标强度修正方法。分别以单双层球壳模型和复杂双壳体模型为验证对象，前者采用严格简正级数，后者采用二维轴对称有限元技术，分别开展其目标强度的修正与换算分析，归纳复杂模型壳体声学参数变化导致的缩比模型目标强度的变化规律，验证修正方法的有效性。研究结果表明，新修正方法的提出使壳厚非协同缩比模型目标强度推算到原型更符合实际工程需要。

关键词：声散射相似性理论 Rayleigh简正级数解分层弹性介质理论缩比模型

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舰船舷间双层声桥声振传递特性研究

中国舰船研究 2024年第3期19卷 292-301页

作者：刘子豪周富霖李兵彭子龙范军上海交通大学海洋智能装备与系统教育部重点实验室上海200240 江苏科技大学能源与动力学院江苏镇江212100

[目的]双层壳之间的舷间结构是声振动从耐压壳向轻外壳传递的重要桥梁,为降低对舰船振动声辐射水平的影响,提出一种双层声桥的舷间结构形式并开展声振传递特性研究。[方法]采用有限元方法建立舷间双层声桥的有限长双层圆柱壳振动声辐射... 详细信息

[目的]双层壳之间的舷间结构是声振动从耐压壳向轻外壳传递的重要桥梁,为降低对舰船振动声辐射水平的影响,提出一种双层声桥的舷间结构形式并开展声振传递特性研究。[方法]采用有限元方法建立舷间双层声桥的有限长双层圆柱壳振动声辐射模型,对比分析双层声桥与传统单层声桥结构的声振传递特点,揭示双层声桥结构形式、结构参数以及轴向分布间距等因素对声辐射和振动传递特性的影响规律。[结果]对比结果表明:双层圆柱壳间的双层声桥连接结构比传统单层声桥结构的降噪效果更好;双层圆柱壳间“2-1”型双层声桥结构模型的振动传递降低效果优于“1-2”型和“2-2”型,而3种不同的“1-1”型双层声桥连接结构的振动传递降低效果则较为相近;底层声桥肋板间距和横铺板宽度对双层壳体结构的振动传递降低效果的影响较大,而声桥层高的影响则较小;双层圆柱壳间双层声桥的轴向分布越紧密,其振动传递降低的效果越差。[结论]研究成果可为舰船舷间结构的减振降噪设计提供参考。

关键词：双层圆柱壳声桥振动传递特性有限元方法

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电场驱动微尺度3D打印掩膜电解加工微结构

机械工程学报 2024年第15期60卷 420-436页

作者：彭子龙吴金印王萌杰李一楠兰红波青岛理工大学山东省增材制造工程研究中心青岛266520 青岛理工大学山东省增材制造(3D打印)技术与应用高校重点实验室青岛266520

针对目前掩膜微细电解加工掩膜制作工艺复杂、微结构加工精度差等问题,提出电场驱动微尺度3D打印掩膜与阴极振动脉冲电解加工新方法。充分利用微尺度3D打印高分辨率、掩膜灵活性的优势,实现聚乳酸(PLA)材料微米级掩膜的精确打印,结合阴... 详细信息

针对目前掩膜微细电解加工掩膜制作工艺复杂、微结构加工精度差等问题,提出电场驱动微尺度3D打印掩膜与阴极振动脉冲电解加工新方法。充分利用微尺度3D打印高分辨率、掩膜灵活性的优势,实现聚乳酸(PLA)材料微米级掩膜的精确打印,结合阴极振动进给与脉冲电压同步控制的电解加工工艺,取得了较好的加工效果。研究微尺度3D打印掩膜工艺规律,建立了阴极振动与脉冲同步电解加工模型,仿真分析间隙动态变化条件下的电流密度分布规律及微沟槽轮廓成形规律。开展了系统的工艺实验,得到主要工艺参数对微沟槽形貌轮廓、加工精度以及微槽深度与宽度方向蚀除量的影响规律。利用优化的工艺参数,在304不锈钢材料上稳定加工出平均深度为42.66μm、平均宽度为218.72μm的平面线圈微沟槽结构,深度和宽度方向的标准偏差分别为1.23μm和4.66μm,表面粗糙度范围为0.758~0.881μm;在50μm厚不锈钢薄片上加工出平均宽度为236.48μm,入口与出口差值为9.14μm微缝结构的平面线圈,获得了加工一致性好、截面精度高的加工样件。该方法为电解加工微结构提供了一种有效的解决方案。

关键词：微尺度3D打印掩膜制作掩膜电解加工微结构

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声全息测量架对近场时空频特性影响规律分析

噪声与振动控制 2024年第4期44卷 29-36页

作者：柯慧程彭子龙胡宇安宋昊朱军超江苏科技大学能源与动力学院江苏镇江212003 中国船舶集团有限公司系统工程研究院北京100094

在开展水下声全息测量时,常常忽略测量支架及其他辅助设备引起的测量误差。基于有限元法分析在Benchmark模型周围上加装声全息测量架后对近场声散射测量精度的影响。通过对共形圆环阵测量架提取多路测点的声场数据,分析入射波频率、角... 详细信息

在开展水下声全息测量时,常常忽略测量支架及其他辅助设备引起的测量误差。基于有限元法分析在Benchmark模型周围上加装声全息测量架后对近场声散射测量精度的影响。通过对共形圆环阵测量架提取多路测点的声场数据,分析入射波频率、角度以及测量架材料对近场声全息声场测量误差的影响。研究发现:在散射效应较弱的入射角度区间内加装声全息测量架,测量的散射声压变化较为敏感;分布在靠近声全息测量架处测点接收到的声学数据误差较大,出现较多峰值;材料特性阻抗较大的测量架引起的误差高于特性阻抗较低的测量架。

关键词：声学声全息测量架声散射测量误差

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翼形表面流动激励载荷特征试验研究

声学技术 2024年第2期43卷 192-196页

作者：杨洋吕世金吴光耀彭子龙江苏科技大学能源与动力学院江苏镇江212100 中国船舶科学研究中心船舶振动噪声重点试验室江苏无锡214082

为了研究水下航行体翼形表面流动激励载荷特征,采用柔性基底微型传感器阵列,建立风洞中翼形结构表面流动激励载荷测试方法。分析了翼形表面层流、转捩、湍流发展过程中激励力试验特征,试验结果表明:翼形表面经过层流、转捩、湍流发展过... 详细信息

为了研究水下航行体翼形表面流动激励载荷特征,采用柔性基底微型传感器阵列,建立风洞中翼形结构表面流动激励载荷测试方法。分析了翼形表面层流、转捩、湍流发展过程中激励力试验特征,试验结果表明:翼形表面经过层流、转捩、湍流发展过程,随着来流速度的增大,翼形表面转捩区位置逐渐前移直至完全湍流。提出了转捩点预报修正方法,修正后预报值与试验值偏差在10%以内,为水下航行体翼形流动激励力相关研究提供试验基础。

关键词：翼形流动激励力风洞试验

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水下航行器辐射噪声仿真及冰下传播规律研究

舰船科学技术 2024年第18期46卷 22-28页

作者：仇昕阳张春雨胥强彭子龙江苏科技大学能源与动力学院江苏镇江212000 上海交通大学机械与动力工程学院上海200000

水下航行器辐射噪声模拟和水声信道中的信号传播特性是水声领域研究的两大热点问题。通过经验公式以及设计FIR滤波器的方法模拟出水下航行器的辐射噪声功率谱。在此基础上结合Bellhop声学工具箱,模拟经过海洋信道传递的辐射噪声信号。结... 详细信息

水下航行器辐射噪声模拟和水声信道中的信号传播特性是水声领域研究的两大热点问题。通过经验公式以及设计FIR滤波器的方法模拟出水下航行器的辐射噪声功率谱。在此基础上结合Bellhop声学工具箱,模拟经过海洋信道传递的辐射噪声信号。结合Burke-Twersky(B-T)冰水模型进行冰水界面下海洋信道的研究。结果显示,功率谱幅值根据水平传播距离和声源深度产生不同程度的衰减。且冰水上边界的存在使声线产生额外的反射和损失,造成接收点功率谱额外衰减20~30 dB。

关键词：冰下信道声传播 Bellhop 水声信道反射系数

水下复合材料夹芯层结构十字舵声散射特性计算与分析

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应用声学 2024年

作者：许苏陈彭子龙周富霖王重凯郭有松唐宇航江苏科技大学能源与动力学院上海交通大学海洋智能装备与系统教育部重点实验室常州工邦振控科技有限公司中国人民解放军92578部队

探讨复合材料夹芯层结构十字舵声散射特性的影响规律，采用传递矩阵法与曲面板块元相结合的方法预报其声散射和目标强度。以复合材料夹芯层球壳为算例，将上述预报方法计算得到的目标强度结果与有限元结果进行对比，得到验证、确认。在... 详细信息

探讨复合材料夹芯层结构十字舵声散射特性的影响规律，采用传递矩阵法与曲面板块元相结合的方法预报其声散射和目标强度。以复合材料夹芯层球壳为算例，将上述预报方法计算得到的目标强度结果与有限元结果进行对比，得到验证、确认。在此基础上，建立了水下复合材料夹芯层十字舵声散射快速预报模型，计算、分析了多层复合材料泊松比取值精度以及芯层弹性模量、密度和各层铺层角度等对夹芯层结构十字舵的声散射特性的影响。结果表明：传递矩阵法与曲面板块元法相结合，较快速预报了水下复合材料夹芯层壳体结构的声散射和目标强度；在水下使用复合材料夹芯层结构代替传统钢质结构，具有良好的声学调控效果；较确切地预报多层复合材料结构声散射和目标强度，泊松比应取小数点后三位以上。上述方法及计算结果，供预报、分析水下复合材料多层壳体结构声散射和目标强度参考。

关键词：复合材料夹芯层结构十字舵传递矩阵法曲面板块元声散射特性目标强度