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煤矿掘进工作面不同声源位置下声场分布

科学技术与工程 2023年第19期23卷 8449-8456页

作者：杨明全星苑刘毛毛贾改妮河南理工大学安全科学与工程学院焦作454003 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心焦作454003 瓦斯地质与瓦斯省部共建国家重点实验室培育基地焦作454003

煤矿掘进工作面噪声污染严重,影响井下作业人员身心健康与安全生产。为了解噪声源位置改变时煤矿掘进工作面声场分布情况,基于煤矿实例建立掘进工作面物理数学模型,采用数值模拟和实验验证相结合的方法,分析噪声分布特征及噪声源位置变... 详细信息

煤矿掘进工作面噪声污染严重,影响井下作业人员身心健康与安全生产。为了解噪声源位置改变时煤矿掘进工作面声场分布情况,基于煤矿实例建立掘进工作面物理数学模型,采用数值模拟和实验验证相结合的方法,分析噪声分布特征及噪声源位置变化对声场的影响。研究结果表明:噪声源靠近壁面或地面时,工作面内声场分布较紊乱,产生的高噪声区域较广,不利于工作面的噪声衰减;当两个噪声源的相对距离在10 m以内时,声压级衰减曲线呈“W”形,当两声源相对距离超过10 m时,声压级衰减曲线呈“M”形;实验测试与数值模拟结果基本一致,验证了搭建的模型及模拟结果的可靠性。研究结果可为煤矿掘进工作面环境噪声的预测与控制提供了依据。

关键词：掘进工作面有限元法仿真模拟声场分布

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高速公路隧道内噪声声场分布特性

长安大学学报（自然科学版） 2014年第6期34卷 131-138页

作者：张雪峰魏庆朝赵泽鹏田琪倪永军北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

针对某高速公路隧道,把隧道壁及路面设置为全反射边界条件,以点声源作为基本噪声源建立了足尺有限元分析模型。利用LMS Virtual Lab软件对模型进行有限元分析,对隧道内声传播介质——空气进行声传播计算,研究了点声源条件下隧道内声场... 详细信息

针对某高速公路隧道,把隧道壁及路面设置为全反射边界条件,以点声源作为基本噪声源建立了足尺有限元分析模型。利用LMS Virtual Lab软件对模型进行有限元分析,对隧道内声传播介质——空气进行声传播计算,研究了点声源条件下隧道内声场的分布特性及声源频率和位置对声场分布的影响。研究结果表明:公路隧道内噪声主要分为两大区域分布,贴近界面呈明显的规律性声压叠加与消减的声场紊乱区及远离界面的声场稳定区。声源频率从250Hz逐步增加到1 000Hz时,紊乱区的范围由距离隧道壁2.3m以内范围向0.7m以内递减;声源位置不同时,仅影响到声源附近5m范围内的声场,隧道内整体声场仍符合前述分布规律。参数分析表明隧道内噪声场主要分为平均声压级较高的紊乱区和较低的稳定区两大区域,声源频率会影响两区域分布范围,声源位置仅能影响声源附近小范围声场分布,对隧道整体声场影响不大。

关键词：隧道工程高速公路隧道噪声有限元法声场分布降噪

有限元法仿真LIPUS照射骨细胞的局部声场分布

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声学技术 2017年第6期36卷 549-555页

作者：蒋文杰孙舒心徐峥他得安复旦大学电子工程系上海200433 同济大学声学研究所上海200092

低强度脉冲超声(Low-Intensity Pulsed Ultrasound,LIPUS)作为一种可用于治疗骨病的潜在物理疗法,可以有效避免药物的不良反应,且具有无创伤、无电离辐射等优点,因而有着广阔的应用前景。应用有限元法(Finite Element Method,FEM)仿真研... 详细信息

低强度脉冲超声(Low-Intensity Pulsed Ultrasound,LIPUS)作为一种可用于治疗骨病的潜在物理疗法,可以有效避免药物的不良反应,且具有无创伤、无电离辐射等优点,因而有着广阔的应用前景。应用有限元法(Finite Element Method,FEM)仿真研究LIPUS照射骨细胞时的局部声场分布,从微观角度探究骨细胞与声场间的相互作用以及各超声参数和照射位置对于声场分布的影响。首先建立了骨细胞模型,然后在不同位置施加超声激励并改变超声的激励声压与频率,计算不同情况下的声场分布,最后对仿真结果进行综合分析与比较。结果表明,骨细胞会在一定程度上影响声场的分布,且超声的各个参数及照射位置均对声场有一定的影响。仿真结果从声压与能量的角度阐述了LIPUS治疗骨病的潜在物理机制,另一方面也为离体细胞实验中LIPUS的参数筛选和照射方式提供理论参考。

关键词：低强度脉冲超声有限元法骨细胞声场分布仿真

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桥梁交通振动辐射的低频噪声声场分布研究

振动工程学报 2010年第5期23卷 514-522页

作者：张鹤谢旭山下幹夫浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 日本虎门开发咨询株式会社日本东京

交通荷载引起的桥梁振动辐射低频噪声为环境噪声污染的重要来源,分析该低频噪声声场分布特性对评价环境噪声污染程度提供重要依据。结合车桥耦合振动理论和声传播理论,建立了车桥耦合振动辐射低频噪声问题的边界元法求解体系,结合一座... 详细信息

交通荷载引起的桥梁振动辐射低频噪声为环境噪声污染的重要来源,分析该低频噪声声场分布特性对评价环境噪声污染程度提供重要依据。结合车桥耦合振动理论和声传播理论,建立了车桥耦合振动辐射低频噪声问题的边界元法求解体系,结合一座钢桥面板连续梁桥,对交通荷载作用下桥梁振动产生的低频噪声声场进行了实验分析和数值模拟,并考察了地面的声反射作用对桥梁附近声场分布和声压水平的影响。分析结果表明,边界元方法用于评价车桥振动辐射低频噪声问题具有较好的适用性和较高的精度,并且能够很好地反映声场在空间的分布规律。算例中的钢桥面板梁桥在车辆荷载作用下由振动引起的低频噪声声压水平与测点距离桥面的距离相关,桥面下方和上方的声压分布规律及水平相似。地面声反射对桥面附近声场的影响显著,考虑地面声反射时,地面与桥面间的距离是影响声压水平的重要因素。

关键词：车桥振动低频噪声边界元声场分布地面声反射

基于加密测点的干式空心平波电抗器声场分布特性

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电力电容器与无功补偿 2020年第6期41卷 78-82页

作者：何强樊超王斌崔建业赵寿生肖伟民先进输电技术国家重点实验室(全球能源互联网研究院有限公司) 北京102209 国网浙江省电力有限公司金华供电公司浙江金华321001 北京市劳动保护科学研究所北京100054

平波电抗器是换流站中的重要设备,其噪声水平测量的准确程度直接影响到平波电抗器噪声的控制效果。为了更准确获得平波电抗器的噪声水平,在GB/T 25092测量方法基础上,提出了一种加密测点的布置方案,通过声压法现场测量和仿真相结合的方... 详细信息

平波电抗器是换流站中的重要设备,其噪声水平测量的准确程度直接影响到平波电抗器噪声的控制效果。为了更准确获得平波电抗器的噪声水平,在GB/T 25092测量方法基础上,提出了一种加密测点的布置方案,通过声压法现场测量和仿真相结合的方式获得平波电抗器的近场噪声分布特性。结果表明,干式空心平波电抗器近场噪声在水平圆周上和垂直分布上均呈现出周期性变化的特征;加密测点布置方案能够有效提升测量结果的准确性并更真实地反映出电抗器噪声的周期性特征。因此该方法可以考虑作为现行国标测量方法噪声测量布点的优化方案。

关键词：平波电抗器噪声加密测点声场分布

热声制冷机谐振腔内声场分布规律的研究与应用

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热声制冷机谐振腔内声场分布规律的研究与应用

作者：王晓莲内蒙古科技大学

学位级别：硕士

由于工业技术和现代科技的迅速发展,人们对于低温制冷机的性能要求也在不断的提高,集经济、环保、高效为一体的制冷技术是我们现在所急需的。而热声制冷机就是适应这一时代发展所开发的符合国际提倡的绿色环保理念的制冷装置,它具有传... 详细信息

由于工业技术和现代科技的迅速发展,人们对于低温制冷机的性能要求也在不断的提高,集经济、环保、高效为一体的制冷技术是我们现在所急需的。而热声制冷机就是适应这一时代发展所开发的符合国际提倡的绿色环保理念的制冷装置,它具有传统的制冷设备所不具备的优点如:绿色环保、使用寿命长、系统稳定性高以及结构简单等。根据热声理论可知,要想实现热声制冷机微型化以及高效化的目的,就必须找到声驱动与制冷机的最佳频率匹配条件,进而得到有利于产生热声效应的理想声场。针对这一问题,本文主要从能提高制冷效率的理想声场出发,在热声基本理论的基础上,对整个热声制冷系统以数值仿真模拟与实验相结合的方式开展了如下的研究工作:(1)以热声效应理论作为基础,从理论上分析了影响热声制冷机制冷效果的影响因素,并对制冷机谐振腔内的声场通过相关参数的表达式进行了描述。并通过声学软件ATILA对制冷机谐振腔内声场进行数值仿真模拟,找到了最佳谐响应频率,进而得到较好的驻波声场,为后续的实验提供了理论依据。(2)通过实验的方法,研究了不同激励频率下制冷机谐振腔内声压幅值大小以及对制冷效果的影响。研究结果表明当激励频率在截止频率范围内,声场内产生的声压值越大,板叠两端的温度差越大,热声效应越明显。(3)对行驻波型热声制冷机谐振腔内声场进行了分析,为了研究内部的声压分布规律,将行驻波型热声制冷机简化成二维P型管模型在声学软件ATILA中进行声场模拟分析以及实验研究。结果表明:在保证其余约束条件不变的情况下,不同频率下P型管内的声压幅值放大情况不同,相比驻波型制冷机,相同条件下,声压放大效果更强。且P型管内声场并不是单纯的行波成分而是存在着驻波现象。(4)对P型管的环形回路部分进行了三种不同截面的设计,分别导入声学软件ATILA中进行声场分析,发现直角边的环形回路相较于无直角边的环形回路易发生声能量聚集现象,致使相同频率下环形回路内声压幅值放大效果不同,不利于热声效应的产生。(5)基于超高频范围内辐射板活塞振动的近场特性,从理论上分析了超微型热声制冷机谐振腔内声压在辐射板活塞振动近场的分布规律。并用有限元分析软件ATILA对谐振腔内声场分布进行数值模拟。由理论和仿真可知,在超高频率范围内辐射板活塞振动近场内的声压幅值出现“明区”和“暗区”交替分布声压,呈现活塞振型,对实现超微型热声制冷机有重要研究意义。

关键词：热声制冷声压幅值有限元分析声场分布

基于声场分布特性的高速铁路声屏障降噪效果研究

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基于声场分布特性的高速铁路声屏障降噪效果研究

作者：陆维姗中国铁道科学研究院

学位级别：硕士

高速铁路的大规模建设和运营,为我国社会和经济发展提供了强有力的支撑,极大地提升了人们出行的便捷性,但其产生的噪声问题对于沿线部分区段居民产生了较大影响,为了降低高速铁路噪声影响,常采用的控制措施是在铁路线两侧安装声屏障。... 详细信息

高速铁路的大规模建设和运营,为我国社会和经济发展提供了强有力的支撑,极大地提升了人们出行的便捷性,但其产生的噪声问题对于沿线部分区段居民产生了较大影响,为了降低高速铁路噪声影响,常采用的控制措施是在铁路线两侧安装声屏障。声屏障技术是目前应用最为广泛、操作性最强的噪声控制措施,受铁路维护检修、安全限界等方面的限制,我国高速铁路声屏障以直立式为主,但影响声屏障降噪效果的因素较多,声源分布特性、声屏障材质及吸隔声性能、声屏障高度、声屏障顶端结构形式等均对声屏障降噪效果产生较大影响。因此本文在深入分析国内外高速铁路声屏障应用现状、降噪效果及存在问题的基础上,基于高速铁路联调联试及综合试验,研究高速铁路声场特性及声屏障降噪效果空间分布特性,系统分析声屏障高度、声屏障材质、声屏障结构、声屏障结构振动及二次噪声、动车组运行速度等关键因素对高速铁路声屏障降噪效果影响。本文主要工作和结论如下:首先,通过调研分析国内外声屏障应用现状及研究成果,从声屏障材质、高度及结构形式等方面对声屏障降噪效果关键影响因素进行分析,研究表明:距线路中心线25m、轨面以上0m处,声屏障的降噪效果随动车组运行速度提高而降低,每提速100公里,声屏障降噪量降低2~3dB（A）。动车组以200 km/h和260km/h通过桥梁声屏障时,声屏障高度每增加1m,降噪量提升2~4dB（A）。采用金属声屏障比非金属声屏障能获得更好的降噪效果,并根据声屏障插入损失频谱分析出,低于200Hz的低频段降噪量普遍较低,在640Hz以上的中高频段降噪量较高。其次,对京沪高速列车以300km/h通过时桥梁区段及声屏障区段声场分布特性进行分析。分析表明:高速铁路噪声声场分布指向特征明显,且声屏障对受电弓等高位置声源降噪效果较差,对轮轨区域及部分车体区域噪声降噪效果较好,因此,高速铁路声屏障降噪效果计算必须考虑动车组声源分布及声场分布特性。最后,基于高速铁路车外噪声源定量化分析结果,根据不同声源特性划分为三等效声源,结合Virtual.Lab声学仿真软件,基于声线追踪法,建立高速铁路声屏障降噪效果仿真计算模型,并对模型计算结果与现场试验结果进行验证:距线路中心线25m处非声屏障区段计算值与实测值偏差在1dB（A）以内,设置声屏障后最大计算偏差仅为0.1dB（A）,充分表明本文分析构建的声屏障降噪效果仿真分析模型可满足我国高速铁路声屏障工程应用分析要求。将本文建立的声屏障仿真计算模型用于分析声屏障不同高度以及顶端结构的降噪效果,分析结果表明:（1）随着声屏障高度增加,各测点声衰减与声屏障高度呈对数增长。（2）国内最常用的2m~3m直立型声屏障降噪效果与实用性较好。（3）声屏障高度受限时,在3m高声屏障基础上采用顶端倒L型或T型结构,相对于等高度的直立式声屏障而言,在距线路25m处声场能得到1.7~3.2 dB（A）附加降噪效果,但顶端结构附加降噪效果主要在近场,距线路中心线60m以外附加降噪效果较小。

关键词：高速铁路声屏障三等效声源声场分布降噪效果

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声场分布分析及高速声光相关系统研究

声场分布分析及高速声光相关系统研究

作者：钱勋学电子科技大学

学位级别：硕士

当光波通过有超声波作用的介质时,光波和声波在介质中的互作用可以产生类似于光栅衍射的“超声衍射”。利用声波和光波在介质中的这种互作用规律,一方面可以用超声波控制光束的频率、方向和强度;另一方面,也可以将其它信号转换为光信号... 详细信息

当光波通过有超声波作用的介质时,光波和声波在介质中的互作用可以产生类似于光栅衍射的“超声衍射”。利用声波和光波在介质中的这种互作用规律,一方面可以用超声波控制光束的频率、方向和强度;另一方面,也可以将其它信号转换为光信号进行分析。. 在信号处理中,两信号的相关运算是信号处理中的重要手段,传统的射频信号实现相关运算速度慢,系统复杂,而声光系统的相关技术是一种实时的宽带信号分析技术。近年来,随着扩频通信技术的发展,需要处理大量的高速信号,这对声光系统提出了更高要求。本文从理论和实验方面对声光系统的特性做以下几个方面的研究: 1.由参量互作用观点出发导出声光耦合波方程的一般形式,利用动量匹配和动量失配分析了介质中的声光互作用规律。对钼酸铅声光器件进行了仿真和实验研究,得出了声光衍射效率特性曲线,实验所得结果与理论基本吻合。 2.从瑞利积分式出发,给出了轴对称超声换能器的声场分布特性,并给出了简要的分析。用频谱分析的观点,对声源所辐射的空间声场分布进行了分析、建模和计算。通过分析和建模仿真,说明不同晶体位置和衰减情况下声光晶体中声场的影响和分布特征。推导出声场分布与衍射效率分布联系方程组,并计算此各种条件的衍射光场分布。 3.对声光晶体衍射效率分布进行了实验测试,提出逐点测试和面阵化测试方案,并对测试数据进行了处理,分析,与理论分析进行了比较,得出了面阵化测试是较为理想。 4.对空间积分系统和时间积分系统进行了模拟、仿真,比较了这两种信号处理方法的特点;分析了两种系统对高速信号处理的不同性能指标,说明空间积分相关系统与时间积分相关系统对高速信号处理的各自方式和优缺点。 5.提出了聚焦型空间积分相关系统。对聚焦入射光束情况下的声光相关系统的信号重复频率、衍射效率,系统带宽等进行了分析和计算。

关键词：声光器件声光耦合波方程布拉格衍射声场分布声光相关积分

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换能器焊点对声场分布影响的研究

世界科技研究与发展 2015年第3期37卷 219-221,234页

作者：沈勇曾淼王华超声医疗国家工程研究中心重庆401121 重庆医科大学生物医学工程学院重庆400016

在换能器设计和生产过程中,焊接点作为电声转换元件实现信号输入输出的接点,它的大小和位置不但会引起换能器的固有频率变化,也会引起换能器的振动变化,从而影响其辐射声波的声场分布。本文选择在聚焦超声换能器辐射面上的固定位置处,... 详细信息

在换能器设计和生产过程中,焊接点作为电声转换元件实现信号输入输出的接点,它的大小和位置不但会引起换能器的固有频率变化,也会引起换能器的振动变化,从而影响其辐射声波的声场分布。本文选择在聚焦超声换能器辐射面上的固定位置处,添加不同质量的锡丝,构成焊点;然后利用纹影法获取换能器声束聚焦的形态图像,以此分析焊点对声场分布的影响。多组实验表明,随着换能器配重的增加,引起的换能器振动分布越不均匀,其声束聚焦的形态偏离理想形态的程度越严重。

关键词：超声换能器焊点不均匀振动声场分布