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声学参量阵转换效率提高方法

陆智淼 孟进 王波 赵治华 胡安琪

陆智淼, 孟进, 王波, 赵治华, 胡安琪. 声学参量阵转换效率提高方法[J]. 声学学报, 2023, 48(3): 515-523. doi: 10.15949/j.cnki.0371-0025.2023.03.002
引用本文: 陆智淼, 孟进, 王波, 赵治华, 胡安琪. 声学参量阵转换效率提高方法[J]. 声学学报, 2023, 48(3): 515-523. doi: 10.15949/j.cnki.0371-0025.2023.03.002
LU Zhimiao, MENG Jin, WANG Bo, ZHAO Zhihua, HU Anqi. On the improvement of power conversion efficiencies of parametric arrays[J]. ACTA ACUSTICA, 2023, 48(3): 515-523. doi: 10.15949/j.cnki.0371-0025.2023.03.002
Citation: LU Zhimiao, MENG Jin, WANG Bo, ZHAO Zhihua, HU Anqi. On the improvement of power conversion efficiencies of parametric arrays[J]. ACTA ACUSTICA, 2023, 48(3): 515-523. doi: 10.15949/j.cnki.0371-0025.2023.03.002

声学参量阵转换效率提高方法

doi: 10.15949/j.cnki.0371-0025.2023.03.002
详细信息
    作者简介:

    陆智淼, luzhimiao@outlook.com

    通讯作者:

    赵治华, tangxin11@alumni.nudt.edu.cn

  • 中图分类号: 43.25, 02.60

On the improvement of power conversion efficiencies of parametric arrays

  • 摘要:

    针对参量阵转换效率低的问题, 提出了一种通过调节声源表面声阻抗率从而提高转换效率的方法。该方法依据描述声波非线性的Kuznetsov方程, 首先通过分析方程中拉格朗日密度对参量阵差频波的影响, 获得了拉格朗日密度与声源表面声阻抗率之间的关系式, 得出了通过调整声阻抗率可以提高参量阵转换效率的结论。随后提出了利用穿孔板改变声阻抗率的方法, 并通过数值仿真验证了该方法的有效性。结果表明, 通过在声源周围布置声穿孔板可以改变声阻抗率从而提高参量阵的转换效率。

     

  • 图 1  拉格朗日密度绝对值与kr0之间的关系

    图 2  拉格朗日密度对非线性平面波的影响

    图 3  不同$ k{r_0} $下拉格朗日密度对柱面波参量阵的影响 (a) kr0 = 0.1; (b) kr0 = 1; (c) kr0 = 5

    图 4  不同$ k{r_0} $下拉格朗日密度对球面波参量阵的影响 (a) kr0 = 0.1; (b) kr0 = 1; (c) kr0 = 5

    图 5  声波在$ k{r_0} = 0.01 $时的传播特性 (a)柱面波;(b)球面波

    图 6  柱声源与穿孔板示意图

    图 7  声波随距离的变化趋势(kr0=0.5, 柱面波参量阵)

    图 8  原波、差频波与穿孔板参数之间的关系 (a)与数目N的关系; (b)与角度θ的关系; (c)与厚度h的关系; (d)与距离d的关系

    图 9  差频波和原波之间的声压之比与穿孔板参数之间的关系 (a)与数目N的关系; (b)与角度θ的关系; (c)与厚度h的关系; (d)与距离d的关系

    图 10  优化设计后的差频波声压级

    图 11  附加穿孔板后的带宽特性

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出版历程
  • 收稿日期:  2022-06-07
  • 修回日期:  2022-08-25
  • 刊出日期:  2023-05-11

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