运用非线性有限元方法分析了U形波纹管在深海大压力环境下的非线性力学行为,提出了波纹管体积变化的计算方法和相关公式;基于液体的可压缩性,推导出了仪器工作水深与波纹管体积变化以及内外压差之间的关系式,并给出了内外压差的计算流程,从而为压力平衡用波纹管的设计计算提供参考。以充油式深海压力传感器为例,分析了U形波纹管的压力平衡能力与各种因素之间的关系,总结了波纹管式压力平衡结构的设计原则,从而为基于波纹管式压力平衡的水下仪器设备的结构设计提供指导。

以深海活塞式力传感器为研究对象,基于液体的可压缩性,推导出活塞补偿器油液体积变化与仪器工作水深以及内外压差之间的关系式,并给出内外压差的计算方法。基于MATLAB软件对活塞式压力平衡装置进行静态和动态分析,以充油式深海压力传感器为例,推导出活塞的爬行现象与O形圈截面直径、预压缩率、摩擦因数、活塞质量之间的关系。研究结果表明,减小O形圈截面直径、预压缩率、摩擦因数、活塞质量均有助于改善爬行特性。总结了活塞式压力平衡装置结构的设计原则。

运用二维解析法建立了阻抗复合式消声器的声学模型,分析了包含吸声材料和穿孔元件的阻抗复合式消声器的声学特性。基于四传声器传递函数法在阻抗管上测量了阻抗复合式消声器的传递损失。结果表明,实验结果和理论结果具有良好的一致性,阻抗复合式消声器的内部结构、吸声材料的流阻率与填充位置和混合材料对消声器的消声性能有较大的影响。采用阻抗复合式消声器可以提高消声器的消声性能,拓宽消声器的消声频带。