“分立推挽气流激励式”次声产生机理的研究

论文摘要

本文研究一种新的次声波产生机制。首先以圆面活塞式辐射器作为次声发生器研究模型，用经典的波动理论分析其辐射功率与工作频率、活塞尺寸以及最大位移等参数之间的关系，为具体声源的分析与设计提供理论指导。其次，对国际上新出现的一种次声发生方案——旋式次声发生器进行了分析和测试。旋式次声发生器通过动态控制叶片偏转角度使气流周期性往返运动，激励周围空气产生次声波。依据准稳态假设，通过等效速度模型，本文将旋式次声发声机制抽象为活塞式辐射器。利用理论分析以及边界元仿真分析方法，对不同参数情况下的声场特性进行了研究，与实际测量的旋式次声发生器的声场特性进行比较，结果基本相符。最后，本文设计了一种新型“分立推挽气流激励式”次声发生器。这种次声波发生机制汲取了旋式次声发生器低频辐射时的优势：即通过提供气流速度振荡而非实际活塞面位移振荡来产生次声。在不需加障板或者安装于封闭盒子里就可以达到较高辐射功率。摈弃了其难以控制叶片偏转角度，结构较为复杂以及需要特殊安装方式的不足。与目前已有的单极性气流声源相比，“分立推挽气流激励式”次声发生器采用正负两个气室一起参与调制，在正负气室压力匹配的情况下，气流利用率和气流效率均有很大提高。

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• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 次声发生器研究的目的与意义
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 次声发生器基本理论及其实现方法
• 2.1 脉动球源及任意形状的面声源的辐射
• 2.1.1 脉动球源的辐射
• 2.1.2 点源及任意形状的面声源
• 2.2 活塞式声源
• 2.2.1 具有无限幕的活塞
• 2.2.2 单面活塞
• 2.2.3 无幕活塞
• 2.2.4 活塞辐射在低频情况下的困难
• 2.3 本章小结
• 第三章 旋式次声发生器
• 3.1 旋式次声发生器的理论模型
• 3.1.1 旋式次声发生器的结构
• 3.1.2 等效速度
• 3.1.3 旋式次声发生器安装方式
• 3.2 旋式次声发生器的边界元分析
• 3.3 旋式次声发生器实验
• 3.4 本章小结
• 第四章 “分立推挽气流激励式”次声发生器
• 4.1 “分立推挽气流激励式”次声发生器原理
• 4.1.1 “分立推挽气流激励式”次声发生器的准稳态理论
• 4.1.2 “分立推挽气流激励式”次声发生器与单极性气流声源的比较
• 4.2 实验测试与讨论
• 4.2.1 次声信号时域与频域特性
• 4.2.2 次声信号频率与调速电机转速的关系
• 4.2.3 次声信号强度与频率的关系
• 4.2.4 次声声场的角度分布
• 4.2.5 单气源工作工况下的次声信号
• 4.3 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 全文工作总结
• 5.2 未来研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果