为了探究近场项(反射面、端盖及定子)对车用交流发电机气动噪声的影响,基于Lighthill声比拟理论,大涡模拟(LES)方法及边界元法对交流发电机的气动噪声特性进行研究。结果表明:仿真得到的主要阶次及幅值与实验相比一致性较好,验证了仿真方法的正确性;第4、6、8、9、10及12阶次为该型交流发电机的主要阶次;反射面对各主要阶次皆有影响,端盖主要影响10阶次,定子主要影响6及9阶次;反射面对左、上测点声压级影响较大,端盖对左、右测点影响较大,定子对各测点几乎无影响;近场项对五点平均总声压级的影响大小依次为:反射面>端盖>定子。

采用边界元方法求解与运动介质相关声学问题时,难点之一是如何精确计算场点与源点重合所导致的奇异积分式。提出一种将具有奇性的单元面积分式拆分为奇性和非奇性积分部分分别进行计算的新方法。对奇性积分部分,经过严格的数学推导给出解析解;而对非奇性积分部分则通过高斯积分法处理。新方法可有效地提高边界元计算精度和效率,对运动介质中的有关声学问题的边界元数值计算具有重要意义。

建立一种复杂结构水听器基阵阵列流形计算模型。该模型运用声场计算的边界元方法，通过计算任意散射体表面声场分布，求出基阵阵元位置处声场响应，进而得到基阵阵列流形；基于该阵列流形，运用波束设计方法求出阵元权值，分别利用实测和理论阵列流形得到基阵实测波束以及理论波束。针对安装在半球形硬质铝壳体上的圆弧阵进行的水池实验．实验结果表明实测阵列流形和基于边界元方法的计算结果基本吻合，实测波束和理论波束相差不大．并且性能均优于按无指向性点接收器经相位补偿后相加所得到的波束。

提出一种用边界元方法与声辐射理论求解复杂结构的声辐射模态与声辐射效率的理论方法.先将结构的声辐射功率表示为一个正定的厄米特二次型,运用广义特征值分解求解了复杂结构的声辐射模态,然后利用声辐射模态关于阻抗矩阵与均方速度耦合矩阵的正交性,求解了复杂结构的声辐射效率,最后用具有解析解的脉动球与辐射立方体验证了该方法的有效性.

利用边界元法模拟智能结构的振动控制,推导出具有压电传感器及致动器的复合材料层合板的边界积分方程,应用负速度反馈控制律,研究了复合材料层合板智能结构主动振动控制问题.算例分析证明该方程的正确性.

基于Lighthill声类比理论,采用计算流体力学(CFD)和计算声学(CA)相结合的方法对离心泵内部声场进行了求解。首先采用SST SAS湍流模型对离心泵内部流场进行了三维非定常计算,并导出声源信息,然后在流场计算的基础上进行声学求解,比较研究声学边界元法和声学有限元法在应用时的优劣。结果表明蜗壳隔舌附近压力脉动强度最大、声压级最高,叶片通过频率及其倍频是各监测点上压力脉动的主频,叶轮与隔舌间的动静干涉作用是离心泵流动诱导噪声的主要原因;随着流量的增加,总声压级逐步减小,在效率最高工况点上达到最小,随后上升,偏离效率最高工况点越多,宽频分量越明显;声学有限元法对离散噪声的预估比较有优势,能综合考虑湍流噪声的各种声源,对内流场宽频噪声问题的研究更占优势。

对于由多个梁单元组成的复杂机械结构系统的静刚度解析,理论力学难以求解其超静定问题,有限元法需要进行结构建模和单元划分,耗时长、精度不高。针对由多杆组成的液压试验台的静刚度求解问题,采用边界元法,考虑到梁单元间的复杂连接关系,提出了一种基于不同合成条件下梁单元间的复合合成方法,构造了由梁单元组成的液压试验台机械系统的边界元静刚度解析模型,根据梁单元的基本参数及受力状态即可解析出系统及各主要构件的受力与变形情况。通过实例解析并与理论力学计算结果比较,该方法可以获得精确的理论解,适用于以梁单元组成的各种机械系统的静刚度计算。

将边界元声场分析方法与流体动力学分析技术有机结合起来，在某高速列车边界元模型中，导入流场脉动压力数据并在声学网格上转换成气动偶极子声源边界条件，采用直接边界元算法实现了基于表面偶极子声源的列车气动噪声外辐射声场的数值仿真，在此基础上对列车气动噪声外辐射场声压力分布规律以及车身表面偶极子源外辐射的指向性等特性进行了分析。研究表明：列车两侧的正横方向为车身表面偶极子声源主要水平声辐射方向，在离声源中心25m距离上可达80dB左右；车顶上方为主要横向声辐射声域，25m距离上可达83dB；频率越高，车身表面偶极子声源的指向性越强。