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利用声衰减反演气泡群分布的方法研究

物理学报 2021年第4期70卷 189-198页

作者：侯森胡长青赵梅中国科学院声学研究所东海研究站上海201815 中国科学院大学北京100049

通过测量含气泡水的声衰减反演气泡群参数是获取水中气泡分布的重要方法,但是经典方法忽略了较高浓度气泡水中的强频散特性和气泡振动参数的改变,导致反演较高浓度气泡群分布时会产生巨大误差.为解决这个问题,本文基于等效媒质理论建立... 详细信息

通过测量含气泡水的声衰减反演气泡群参数是获取水中气泡分布的重要方法,但是经典方法忽略了较高浓度气泡水中的强频散特性和气泡振动参数的改变,导致反演较高浓度气泡群分布时会产生巨大误差.为解决这个问题,本文基于等效媒质理论建立起了声衰减和相速度的联系,并考虑了含气泡水平均量对气泡阻尼系数和共振频率的影响.在此基础上,通过将反演气泡分布和修正相速度及气泡振动参数交替迭代的方法,有效地消除了高浓度气泡水中由频散和气泡振动特性改变引起的误差.与实验数据对比发现,气泡群孔隙率达到10^-5时,考虑含气泡水的频散特性会显著降低反演误差;而当气泡群孔隙率达到10^-3时,气泡阻尼系数和共振频率的修正会对反演结果变得重要.本文方法在反演孔隙率为10^-3-10^-2的高浓度气泡群时,仍有较好效果,这可为获取水下较高浓度气泡群分布提供方法借鉴.

关键词：气泡分布声衰减高浓度气泡群迭代方法

基于蒙特卡罗原理的混合颗粒三相体系声衰减计算模型研究

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物理学报 2022年第7期71卷 211-218页

作者：赵宁宁肖新宇凡凤仙苏明旭上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

从单个固体和液滴颗粒的声吸收和散射特性计算入手,基于概率统计的蒙特卡罗方法(MCM),将声波以离散化的声子加以处理,通过追踪其运动历程并进行事件统计,建立一种气体介质中球形混合颗粒的声衰减预测模型.对空气中铝粉颗粒和亚微米级水... 详细信息

从单个固体和液滴颗粒的声吸收和散射特性计算入手,基于概率统计的蒙特卡罗方法(MCM),将声波以离散化的声子加以处理,通过追踪其运动历程并进行事件统计,建立一种气体介质中球形混合颗粒的声衰减预测模型.对空气中铝粉颗粒和亚微米级水滴的声衰减分别计算和验证后,将模型推广至含有混合颗粒的三相体系,对铝粉和液滴构成的单、多分散混合颗粒体系进行数值研究.结果表明:两类颗粒的声吸收特性差异明显,其散射声压均随颗粒无因次尺寸kR的增加呈现从后向散射占主要地位逐渐过渡到前向增强的趋势.气液固混合颗粒三相体系中,颗粒类型对于声衰减影响明显、且随浓度的增加不同颗粒的衰减贡献不再遵循随混合比的线性递变关系;对于多分散体系而言,声衰减谱受平均粒径影响较大,对于粒径分布宽度参数则不敏感.模型可进一步结合数学反演形成混合颗粒体系测量的理论基础.

关键词：蒙特卡罗法混合颗粒三相体系多分散声衰减

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近海混浊水的附加声衰减研究——实验测量值与考虑粒径分布的理论估算值的比较

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声学学报 2010年第1期35卷 45-52页

作者：文洪涛杨燕明刘贞文牛富强国家海洋局第三海洋研究所厦门361005

对黏滞吸收的估算分析表明,悬浮物黏滞吸收受粒径影响显著。基于混响法,本文实验测量了泥沙含量0.2～2.0 kg/m^3之间的混浊海水和玻璃珠混浊水的黏滞吸收,结果表明实验测量值与考虑粒径分布的理论估算值具有更好的一致性。在实验频段内... 详细信息

对黏滞吸收的估算分析表明,悬浮物黏滞吸收受粒径影响显著。基于混响法,本文实验测量了泥沙含量0.2～2.0 kg/m^3之间的混浊海水和玻璃珠混浊水的黏滞吸收,结果表明实验测量值与考虑粒径分布的理论估算值具有更好的一致性。在实验频段内,泥沙含量为1.0 kg/m^3时,采用粒径分布的理论估算值与采用平均粒径的理论估算值相比,悬浮物的黏滞吸收每100 m相差2.3～2.6 dB。在近海混浊水声衰减的估算中,悬浮物的黏滞吸收必须考虑粒径分布。

关键词：粒径分布实验测量估算值混浊水测量值声衰减近海泥沙含量

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掩埋水雷在不同海底和掩埋深度的声衰减建模

兵工学报 2014年第3期35卷 428-432页

作者：李通旭张效民韩冲陈瑜西北工业大学航海学院陕西西安710072 浙江大学城市学院浙江杭州310015

采用Biot-Stoll海底模型分别预测了声波在粗沙、沙质泥和粘土质泥3种典型海底的声衰减系数与声透射系数,通过研究多种海底的声传播特性,建立了掩埋条件下水雷在不同海底和不同掩埋深度的声衰减模型,分析了掩埋对水雷声引信性能的影响。... 详细信息

采用Biot-Stoll海底模型分别预测了声波在粗沙、沙质泥和粘土质泥3种典型海底的声衰减系数与声透射系数,通过研究多种海底的声传播特性,建立了掩埋条件下水雷在不同海底和不同掩埋深度的声衰减模型,分析了掩埋对水雷声引信性能的影响。研究结果表明:不同的海底底质、不同的掩埋深度和不同的引信工作频段都会在不同程度下影响水雷声引信的工作性能,在相同的掩埋深度下,10 Hz^5 kHz引信频带内,粗沙海底对声引信的影响最大,粘土质泥对声引信的影响最小,随着海底底质平均颗粒直径的减小和孔隙度的增加,掩埋对声引信的影响有逐渐减小的趋势。

关键词：兵器科学与技术掩埋水雷 Biot—Stoll模型声衰减声引信

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多元混合气体中非线性声衰减的数值模拟

声学学报 2008年第6期33卷 481-490页

作者：鄢舒王殊华中科技大学电子与信息工程系武汉430074

采用直接模拟蒙特卡罗方法(DSMC)对多元混合气体中的非线性声衰减进行数值模拟,提出了一种不依赖于经验参数的声衰减的理论预测模型。通过DSMC数值模拟方法获得了包括氮气、氧气、二氧化碳、甲烷和水蒸气在内的多种多元混合气体的声衰减... 详细信息

采用直接模拟蒙特卡罗方法(DSMC)对多元混合气体中的非线性声衰减进行数值模拟,提出了一种不依赖于经验参数的声衰减的理论预测模型。通过DSMC数值模拟方法获得了包括氮气、氧气、二氧化碳、甲烷和水蒸气在内的多种多元混合气体的声衰减谱,研究的声波频率范围从8MHz到232MHz。与弛豫衰减的DL模型和经典衰减的Stokes-Kirchhoff公式的结果比较表明,该模型的声衰减预测结果与之相符,其预测精度取决于对产生声衰减的分子碰撞过程的正确认识。另外数值模拟结果还表明,不同频率声波的声衰减对包含不同气体成分的混合气体特征不同,这将使得开发能够定量的检测不同环境和过程中的气体成分的智能声气体传感器成为可能。

关键词：数值模拟方法混合气体声衰减非线性 Kirchhoff公式直接模拟蒙特卡罗方法预测模型气体成分

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基于超声波声衰减的甲烷浓度测量方法

应用基础与工程科学学报 2018年第3期26卷 672-679页

作者：丁喜波王珊邹一风哈尔滨理工大学测控技术与仪器黑龙江省高校重点实验室

依据混合气体中的声衰减系数随气体成分改变而变化的特性,研究了声波的衰减与介质本身性质的关系,提出了甲烷浓度的声衰减检测方法.通过测量超声波在不同介质中的声衰减强度,建立甲烷浓度与声衰减系数的数学模型,并结合测量电路实现对... 详细信息

依据混合气体中的声衰减系数随气体成分改变而变化的特性,研究了声波的衰减与介质本身性质的关系,提出了甲烷浓度的声衰减检测方法.通过测量超声波在不同介质中的声衰减强度,建立甲烷浓度与声衰减系数的数学模型,并结合测量电路实现对检测方法的验证.实验结果表明,在甲烷浓度比较低时,超声波接收探头测量出的声衰减系数与甲烷浓度呈线性关系.浓度相对误差小于2%,符合国家测量标准,可推广到其他气体浓度检测中.

关键词：甲烷超声波声衰减声特性

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梯度高分子溶液的声衰减

高分子材料科学与工程 2005年第5期21卷 129-132页

作者：王源升杨雪朱金华姚树人海军工程大学训练部海军工程大学高分子材料研究室湖北武汉430033

聚合物在溶解过程中形成聚合物膜、溶胀层、高浓度溶解层及低浓度溶解层,从而形成梯度高分子溶液,此种梯度高分子溶液对声信号有很好的衰减效果。文中详细研究了梯度高分子溶液在不同频率下,聚合物厚度及梯度结构的变化对反射声衰减效... 详细信息

聚合物在溶解过程中形成聚合物膜、溶胀层、高浓度溶解层及低浓度溶解层,从而形成梯度高分子溶液,此种梯度高分子溶液对声信号有很好的衰减效果。文中详细研究了梯度高分子溶液在不同频率下,聚合物厚度及梯度结构的变化对反射声衰减效果的影响。结果表明,梯度高分子溶液浓度梯度的形成是声衰减效果好坏的关键。溶液浓度梯度很大或很小时,声衰减效果均不好,只有当浓度梯度适当时,其声衰减效果才最佳。

关键词：梯度高分子溶液声衰减溶解水声

采用脉冲透射插入取代法测量声衰减中几个量值界限的探讨

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声学学报 2002年第3期27卷 249-252页

作者：朱承纲程洋牛凤岐中国科学院声学研究所北京100080

分析了采用水中脉冲透射插入取代法测量媒质声衰减系数时的主要影响因素,对脉冲宽度/样品厚度选择、单双样法适用性、水中声衰减和声束扩展影响的修正等给出了表述量值关系或界限的数学表述。

关键词：脉冲透射插入取代法测量声衰减量值界限水声学

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多孔材料声衰减的实验研究

地球物理学报 1990年第3期33卷 349-355页

作者：林桦地质矿产部北京计算中心

本文旨在研究多孔岩石声衰减机制及衰减和频率的关系,用共振法测量了人工多孔材料10~5Hz以下的弯曲振动能量损耗,发展了前人测量弹性模量的方法.实验结果表明:干燥试样的内耗基本上与频率无关:水饱和试样的内耗比干燥试样的大得多,并在2... 详细信息

本文旨在研究多孔岩石声衰减机制及衰减和频率的关系,用共振法测量了人工多孔材料10~5Hz以下的弯曲振动能量损耗,发展了前人测量弹性模量的方法.实验结果表明:干燥试样的内耗基本上与频率无关:水饱和试样的内耗比干燥试样的大得多,并在24.0kHz有显著的弛豫峰;饱和试样的内耗主要产生于固体骨架与孔隙流体之间的相对运动.实验结果与Riot理论和局部流体流动机制一致,但未看到Dunn预言的“边界效应”.

关键词：多孔材料声衰减岩石物性物探