基于聲輻射模態(tài)的聲場(chǎng)重構(gòu)及其應(yīng)用.pdf

1、論文介紹了基于聲輻射模態(tài)的聲場(chǎng)重構(gòu)理論。聲輻射模態(tài)是定義在振動(dòng)表面上的一組相互獨(dú)立的基函數(shù)，描繪了振動(dòng)表面的多極子輻射模式；聲場(chǎng)分布模態(tài)描述了聲場(chǎng)的分布模式。輻射聲場(chǎng)的聲學(xué)量可以用聲輻射模態(tài)或聲場(chǎng)分布模態(tài)展開(kāi)表示。展開(kāi)表示是唯一的，并是收斂的。聲場(chǎng)重構(gòu)的關(guān)鍵是確定展開(kāi)系數(shù)，采用模態(tài)截?cái)啵诼晥?chǎng)中選擇有限個(gè)測(cè)量點(diǎn)，測(cè)量聲場(chǎng)中的信息，求解展開(kāi)系數(shù)。一旦確定展開(kāi)系數(shù)，便可以重構(gòu)聲源輻射的整個(gè)聲場(chǎng)。 針對(duì)球形聲源向全空間輻射的聲場(chǎng)，進(jìn)行

2、聲場(chǎng)重構(gòu)仿真計(jì)算。通過(guò)對(duì)正交球面波源聲場(chǎng)進(jìn)行聲場(chǎng)重構(gòu)，討論了球形聲源聲輻射模態(tài)與球諧函數(shù)具有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，二者一脈相承，均體現(xiàn)了多極子展開(kāi)模式。考察了較為復(fù)雜的嵌有振動(dòng)活塞的剛性球體輻射聲場(chǎng)的聲場(chǎng)重構(gòu)情況，重構(gòu)中結(jié)合Tikhonov正則化方法保證了重構(gòu)的高效性與精確性。當(dāng)球體上振動(dòng)活塞張角θ0逐漸變大時(shí)，聲源輻射的方向性越來(lái)越不明顯，重構(gòu)的精確性越來(lái)越好。 對(duì)基于聲輻射模態(tài)的聲場(chǎng)重構(gòu)在應(yīng)用方面作了初步探討，主要對(duì)利用聲場(chǎng)重構(gòu)進(jìn)

3、行聲源識(shí)別與基于聲場(chǎng)重構(gòu)預(yù)估聲源輻射聲功率兩個(gè)方面的應(yīng)用進(jìn)行了仿真計(jì)算與討論。在利用聲場(chǎng)重構(gòu)進(jìn)行聲源識(shí)別方面，探討通過(guò)重構(gòu)聲源表面聲壓的方法來(lái)識(shí)別噪聲源，經(jīng)過(guò)模擬計(jì)算和可視化的實(shí)現(xiàn)，表明方法簡(jiǎn)單可行。針對(duì)中低頻聲輻射，提出了基于聲輻射模態(tài)，利用聲場(chǎng)重構(gòu)進(jìn)行聲功率預(yù)估的方法。以平板聲源為例進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，討論了影響預(yù)估精度的一些因素，分析了聲場(chǎng)重構(gòu)法預(yù)估聲功率的穩(wěn)定性，并與工程測(cè)量法進(jìn)行了對(duì)比分析。研究表明，由于聲場(chǎng)重構(gòu)法基于近場(chǎng)測(cè)量，獲