复杂声场环境下任意外形声源的瞬态近场声全息方法研究

Nearfield acoustical holography (NAH) is usually restricted to stationary conditions. However, in practice, most noise and vibration problems are produced by transient excitations. And therefore, it is very important to study NAH for transient conditions. Unfortunately, this study is still in its infancy, and the lack of a simple and effective method is still the main problem. Although some transient NAH methods have been provided, most of them are still based on the theory of stationary NAH, and either the shapes of the hologram surface and the source surface are required to be regular or the calculation precision and efficiency are low. Moreover, the free-field condition is also required. In order to solve these problems, this project will provide a transient NAH based on the time-domain equivalent source method, which can be used for arbitrarily shaped sources and has good calculation precision and efficiency. And then, the transient NAH is to be extended to complex acoustic environments such as non-free sound field and the sound field of moving sound sources. The sensitivities of measurement parameters and measurement errors will be analyzed, and the optimal parameter selection methods and the error control methods will be provided. Based on these theoretical studies, a measuring and analyzing system will be developed and utilized for experimental studies. It is possible for the studies in this project to solve the problems of current transient NAH methods, and it will be helpful for the theoretical development and practical applications of transient NAH.

现有的近场声全息主要是针对稳态声场条件，而在实际工程中，大多数噪声与振动问题是由瞬态激励所引起，因此开展瞬态近场声全息研究具有重要的实际意义。目前，有关瞬态近场声全息的研究主要是借助稳态近场声全息理论实现，已有的方法或是对全息面和重建面形状有限制，或是计算速度和精度较低，且均局限于自由声场条件。鉴此，本项目拟首先建立一种具有较高的计算速度和精度且适用于任意外形声源的基于时域等效源法的瞬态近场声全息方法；随后针对非自由声场、运动声源等复杂声场环境提出瞬态声场分离方法以及运动声源瞬态近场声全息方法，并对各参数敏感性及选取方法、误差敏感性及抑制方法展开研究，形成完善的复杂声场环境下任意外形声源的瞬态近场声全息理论。基于以上理论，研制相应的测量分析系统，开展实验研究。该项目研究成果有望解决现有瞬态近场声全息方法所存在的问题，对进一步推进瞬态近场声全息理论的发展及其在实际工程中的应用具有重要的意义。

瞬态近场声全息可以实现瞬态声场重建与声源识别，然而已有的瞬态近场声全息方法均只针对自由场条件，无法摆脱实验室环境，这也导致其目前仍然停留在数值仿真和实验室阶段，实际工程应用很少。本项目围绕实际复杂声场环境下任意外形声源的瞬态声场重建与声源识别问题，首先提出了一种具有较高的计算速度和精度且适用于任意外声源的基于时域等效源法的瞬态近场声全息方法；随后将该方法拓展到非自由声场、运动声源等复杂声场环境，并对各参数敏感性及选取方法、误差敏感性及抑制方法展开了研究，形成了完善的复杂声场环境下任意外形声源的瞬态近场声全息理论。基于该理论方法，研制了相应的测量分析系统，并成功用于汽车轮胎、家用风扇、电脑机箱、电机、无人机、压缩机等噪声源识别分析，取得了良好的效果。本项目研究成果在汽车、高速列车、航空、航天、航海以及各类机电产品的噪声控制领域具有重要的应用价值和应用前景。在本项目资助下，已出版专著1部，在国际权威刊物和重要学术会议上发表高水平学术论文37篇，已被SCI检索17篇、EI检索30篇、SCI他引28次；申请发明专利6项，已获授权3项；参加国际会议14人次、国内会议8人次，共同组织省级学术会议4次；博士生赴国外大学联合培养3人次、赴国外企业合作研究2人次，接收国外大学硕士生合作研究1人次；培养了多位优秀青年教师，有1人获国家自然科学基金优秀青年科学基金项目、1人获青年科学基金项目、3人获面上项目资助，有1人晋升为副研究员；培养了10名博士生和6名硕士生，有3人已获博士学位、4人已获硕士学位；有2人获国际噪声控制工程学会颁发的Young Professionals Grand奖励、5人获博士生国家奖学金奖励、1人获合肥工业大学“十大科技标兵”称号；项目负责人还担任国际会议分会场共同主席3次，并获聘中国振动工程学会理事、中国振动工程学会振动与噪声控制分会委员以及安徽省振动工程学会秘书长。