噪声与振动控制

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2025年-3期封面、目次页

年-期封面、目次页

2025, 45(3): 0-1.

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单轨车辆-轨道梁耦合振动特性及试验方法研究

肖乾, 汪寒俊, 周新建, 宾浩翔

2025, 45(3): 1-8.

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为解决轨道不平顺对跨座式单轨车辆-轨道梁耦合振动特性的影响及跨座式单轨车辆动力学试验设计的问题，以某型跨座式单轨车辆为例，采用UM车辆动力学分析软件建立车辆-轨道梁耦合动力学模型，分别以光滑轨道梁表面和添加不平顺轨道梁表面为分析工况，对跨座式车辆进行直线运行和曲线运行模拟，对比两种不同况下，模拟仿真所得到的各项动力学指标的差异，分析轨道不平顺对跨座式单轨车辆-轨道梁耦合振动特性的影响，基于分析结果提出针对于跨座式单轨车辆的动力学试验设备设计方法。研究结果表明：单轨车辆通过直线路段时，列车的走行轮垂向力变化较小，车辆构架垂向位移幅值均未超过15 mm；单轨车辆通过曲线路段时，去除导向轮和稳定轮对应轨面的不平顺度前后，同一轴上的左右走行轮所受径向力不变，以不同速度通过同一曲线段时，轮重减载率降低5 %至10 %，横向振动加速度和垂向振动加速度变化幅度较小。

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冷藏展示柜风冷系统降噪数值模拟及实验验证

韩宝坤, 叶国强, 徐玉峰, 万彦斌, 杜华东, 王金瑞

2025, 45(3): 9-14.

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针对立式冷藏展示柜风冷系统的气动噪声问题，利用Lighthill 声类比理论、FW-H(Ffowcs Williams-Hawkings)声波波动方程和有限元软件Fluent 对其风道进行数值模拟，结合数值模拟结果分析轴流风机的流场特性、气动噪声特性。数值模拟结果表明，风扇两侧的压力差导致少量气体沿叶顶间隙回流至进风口，将风扇压力面叶尖处的涡流噪声由进风口带出，增加风冷系统的气动噪声，气动噪声声功率主要分布在风道板壁面入口处、轴流风机叶顶区域。通过正交实验确定9 种风冷系统的设计方案，研究各参数变化对风冷系统气动噪声、进风口质量流率的影响。对进风口直径、导风圈高度、叶顶间隙进行优化设计，并在半消声室中进行噪声测试。实验结果表明，优化后立式冷藏展示柜上4 个监测点噪声明显降低，其中，后测点的总声压级降低5.79 dB(A)，研究结果可为立式冷藏展示柜风冷系统降噪提
供一定参考。

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动力涡轮叶-盘结构模态特性的界面参数规律研究

张晨, 温猛, 吴玉萍, 袁巍, 梅庆, 荆建平

2025, 45(3): 15-20.

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叶片-轮盘耦合结构是动力涡轮机械中的关键结构，分析归纳界面参数对叶-盘耦合系统模态特性的影响规律是进行振动特性准确预测与叶-盘结构设计研制的基础。以动力涡轮为例，建立含有枞树形非连续界面带叶冠的叶片-轮盘耦合结构有限元仿真模型，设定多组不同界面参数与工作状态，分别计算不同工作状况下的叶-盘耦合系统模态特性，分析界面参数对叶-盘耦合系统模态特性的影响，形成含有枞树形非连续界面带叶冠的叶片-轮盘耦合结构模型建模方法，进而研究界面参数对叶-盘耦合系统模态特性的影响规律。研究结果表明，界面参数中接触刚度对叶-盘结构振动特性影响最为显著。研究可为动力轮机叶-盘结构耦合系统的性能预测与改进提供必要的理论支撑与技术指导。

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改进Tikhonov 正则化的激励修正与结构响应重构

张大伟, 殷红, 彭珍瑞

2025, 45(3): 21-27.

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针对结构响应重构中激励难以准确识别与重构过程中的离散不适定性问题，提出一种改进Tikhonov 正则化的激励修正与结构响应重构方法。首先，基于状态空间模型构建传递矩阵，引入结构外部激励识别与响应重构方程。其次，改进Tikhonov 正则化方法以改善重构过程中的离散不适定性，求出激励的正则化解，并采用局部加权回归进行修正，结合需重构位置对应的传递矩阵重构未测点响应。最后，通过简支梁数值仿真和悬臂梁试验分析验证所提方法的可行性。结果表明，所提方法能够利用实测响应以较高精度重构结构激励和未测量位置处的响应，改善重构过程中的离散不适定性。

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三周期极小曲面夹芯结构振动与传声特性研究

吴耀中, 齐旭, 王鹏, 王华伟, 胡溧, 李维嘉

2025, 45(3): 28-34.

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三周期极小曲面(Triply Periodic Minimal Surface，TPMS)夹芯结构因其轻质、刚度大、强度高等优点，有望广泛应用于船舶、车辆及航空航天等交通领域，此外，为提升交通工具的乘坐舒适性还需其具有良好的减振及隔声性能。基于此，应用Reissner 理论建立TPMS夹芯结构的声振理论模型，并结合流固耦合条件求解声振耦合系统方程；利用有限元方法进行数值模拟，对理论预测结果进行验证；基于理论模型，系统分析相对密度、胞元尺寸及声波入射角度对TPMS夹芯结构振动和传声特性的影响。研究结果表明，在20 Hz～5 kHz频段，夹芯结构隔声量可达85 dB，全频段隔声量可达50 dB以上；结构参数主要影响结构隔声波谷的位置，声波入射角度则影响结构的整体隔声性能，有关结论和分析方法对其工程应用具有一定的参考价值。

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基于拉扭耦合谐振的超结构板设计与减振特性研究

桂文涛, 赵建雷, 马谦, 朱睿

2025, 45(3): 35-41.

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目前以航空航天为代表的极端环境领域对板结构的静态和动态力学性质都提出了更高的要求。在保证结构承载能力的同时，还需要实现轻质化以及使其具有多频带减隔振功能。针对上述要求，设计了一种拉扭耦合超结构板，利用由两个自由度耦合谐振产生的两个低频弯曲波带隙，实现超结构板的低频双频带减振。首先提出一种具有拉扭双自由度的单胞等效模型，并在此基础上利用平面波展开(Plane Wave Expansion，PWE)法进行超结构板带隙特性的计算，最后通过有限元分析(Finite Element Analysis，FEA)验证了带隙计算方法的正确性。研究发现，相比于拉压平动单自由度谐振子，拉扭耦合双自由度谐振子会在板结构中打开一个新的弯曲波带隙。进一步分析归一化等效刚度系数对两个带隙位置和带宽的影响。最后，利用有限元方法计算10´5 阵列超结构板的振动传递率，得出的振动衰减区域与由理论计算所得的带隙位置一致。有关结论可为轻质超结构板的多频带减振设计提供参考。

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耗散超材料转子/密封系统失稳振动抑制

张恒, 许琦, 郭丽丽, 姚红良, 闻邦椿

2025, 45(3): 42-48.

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为解决转子/密封系统因非线性密封力造成的振动失稳问题，提出采用耗散弹性超材料实现转子/密封系统的失稳振动抑制。建立耗散超材料转子/密封系统非线性模型，利用特征值理论计算失稳阈值转速，并采用数值方法求解微分方程，得到耗散超材料转子/密封系统的失稳阈值及其非线性动力学行为，并与转子和超材料转子/密封系统进行对比。结果表明：耗散超材料在转子/密封系统中在形成局域共振带隙的同时，在一定的转速范围内，能够禁止失稳频率振动的传播，提高转子/密封系统失稳阈值转速。与弹性超材料相比，耗散超材料引起局域共振带隙内抑制振动传播能力减弱，但能够实现转子/密封系统失稳振动抑制。

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非对称刚度非光滑能量阱激活阈值试验研究

赵家琪, 陈建恩, 路凯, 孔娜, 薛晓峰,

2025, 45(3): 49-54.

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为解决纯立方刚度非线性能量阱(Nonlinear Energy Sink，NES)在竖直方向工作时，因重力影响造成的激活阈值过高问题，在中心质量块与NES下底座之间引入支撑弹簧单元，从而构造出一种非对称刚度非光滑NES，通过试验研究该NES的动力学响应。对比分析在简谐激励下非光滑NES与纯立方刚度NES的激活阈值差异。分析水平弹簧刚度和中心质量块质量两个参数对NES激活阈值的影响。结果表明，支撑弹簧单元能够有效降低纯立方刚度NES的激活阈值；通过合理控制水平弹簧刚度和质量块质量，可以使非光滑NES更好地应用于不同频带的减振。

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改进对数螺旋线离心风机的气动噪声特性研究

徐立杰, 杨斌, 刘昌斌, 牛军川

2025, 45(3): 55-60.

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为了满足对离心风机高性能低噪声的要求，以某一大比转速离心风机为研究对象，用修改后的对数螺旋线逼近等边基元法型线，设计3 种全新的对数螺旋线蜗壳。建立原风机和新风机的三维模型，采用计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）和有限元方法对风机的非定常流场进行流固耦合分析。结果显示新蜗壳能提升该风机的全压性能，通过改型可降低蜗壳内漩涡流动产生的能耗。另外，通过研究风机的声固耦合特性，探究蜗壳型线与气动声源的内在联系，结果表明蜗壳改型对主要气动噪声源的强度和分布产生很大的影响。蜗壳上的偶极子声源主要分布在蜗舌和蜗壳后端面上，这是今后研究改型蜗壳的重要位置。

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复杂随机路面激励的统一时域模型与拟合

梁明朗, 李兆军, 黄伟, 蒋春玲, 林建华

2025, 45(3): 61-67.

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针对路面激励具有显著复杂性和随机性的特点，依据平稳随机激励、非平稳随机激励、离散激励等典型路面激励特性，建立能充分体现路面激励随机特性的典型路面激励统一表达式，构建包含典型路面激励及混合路面激励的复杂路面激励统一时域模型，提出实际复杂路面激励的拟合方法，并通过实例对所构建的复杂路面激励统一时域模型及复杂路面激励拟合方法的有效性进行验证。研究表明，所建立的复杂路面激励统一时域模型能够较好地描述实测路面激励特性，并能有效地对实测复杂路面激励信号进行有效、准确拟合，从而为进一步深入研究车辆动态性能提供必要的理论基础。

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超薄宽频复合层合板结构吸声机理及其优化设计

罗哲, 谭刚, 杨钰, 王林惠, 王鑫昱

2025, 45(3): 68-73.

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传统轻量化复合吸声结构在中频宽带吸声性能不足，限制了其在汽车、高铁以及航空航天等运载工具中的实际应用。基于复合吸声原理设计一种超薄宽频复合层合板吸声结构并进行设计优化，实现了其小尺寸下中频大带宽吸声性能的提升，有望解决运载工具吸声结构轻量化设计问题。首先，设计一种超薄宽频复合层合板吸声结构，并通过模拟仿真验证模型的正确性；其次，针对复合层合板结构吸声性能影响参数众多的问题，建立主效应分析模型实现了结构设计参数的降维；最后，针对吸声结构性能的多参数非线性优化问题，建立径向基神经网络(Radial Basis Function Neural Network，RBF)与自适应模拟退火算法(Adaptive Simulated Annealing，ASA)相结合的优化模型。优化
结果表明，与传统吸声结构相比，该复合层合板吸声结构在同尺寸条件下具有更好的吸声性能，且结构厚度只有中心频率波长的1/15，同时具有很好的轻量化效果。

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弹簧-颗粒阻尼减振系统能量耗散特性研究

叶锦啸, 杨正奇, 吉敏, 蓝莹, 叶林昌, 夏兆旺

2025, 45(3): 74-79.

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作为一种新型被动减振技术，颗粒阻尼已被应用于船舶、航空等领域。为进一步研究颗粒阻尼耗能机理，提高其减振性能，基于离散元(Discrete Element Method，DEM)-多体动力学(Multi Body Dynamic，MBD)耦合方法建立弹簧-颗粒阻尼减振系统模型，研究颗粒填充率及颗粒半径对系统减振效果的影响，并分析其耗能特性；通过试验验证DEM-MBD耦合仿真方法的准确性，等效阻尼比仿真值与试验值的平均误差为11.8 %。研究结果表明：通过选择合适的填充比，可使弹簧-颗粒阻尼减振系统最大等效阻尼比比无颗粒时提高12.9 倍。研究结果可为后续颗粒阻尼减振设计提供一定参考。

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小型往复式双缸压缩机排气噪声数值研究

罗忠福, 李惠林, 李家俊, 何锋

2025, 45(3): 80-85.

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针对小型双缸往复式压缩机排气时产生大量紊流造成噪声过大的问题。基于Fluent 软件对往复式压缩机内部流场进行模拟，分析出影响噪声的结构为压紧块，对压紧块与排气阀簧片的间隙和压紧块上下壁面的斜度进行优化设计，结果表明，改变间隙和斜度可以影响气体的流动和噪声，当间隙为0.6 mm、斜度为2°时，可以使更多的压缩气体流向出口，使气流速度分布更加均匀，可降低噪声2.0 dB。

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无叶风扇柯恩达面处气动噪声敏感性分析

文泽军, 贺聪贵, 翁孟坤, 胡佳, 陈柏舟

2025, 45(3): 86-91.

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针对无叶风扇气动噪声过大的问题，开展基于CST（Class Function/Shape Function Transformation，CST）参数化方法的柯恩达面气动噪声敏感性分析。首先，以NACA0012 翼型及样条曲线构造柯恩达面，建立无叶风扇的风圈截面及三维模型。然后，通过数值模拟分析柯恩达面处的流动情况及气动噪声，并通过试验验证数值计算的准确性。最后，建立柯恩达面参数化模型，并以气动噪声为目标响应，采用Sobol 法与Kriging 代理模型相结合的方法，计算参数化模型中Bernstein 多项式系数的一阶灵敏度系数和总灵敏度系数，找出对气动噪声影响较大的参数。结果表明，影响柯恩达面处气动噪声的主要因素依次为风圈截面的厚度、前缘半径、后缘厚度。

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压缩机排气汇流管路振动分析与控制

钟威, 李双双, 苏磊, 邢江, 陈军 , 伍迪

2025, 45(3): 92-97.

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针对某压缩机排气汇流管路振动超标问题，通过现场振动测试和共振分析得出气流脉动是引起管路振动超标最主要诱因的结论。为控制气流脉动以降低脉动激励力，提出增大三通直径的振动控制方案。采用数值仿真方法分析汇流管路原结构和振动控制方案的流场特性以及流固耦合响应，结果表明：振动控制方案中三通管路处最大流速降幅为45 %，压力不均度降幅为24.4 %，最大湍动能降幅为96.3 %，最大变形量降幅为28.7 %。经过现场振动治理后，压缩机极限转速由850 r/min 提高到920 r/min。近工况参数运行时，汇流管路振动最大处削减比高达57.1 %，且高负荷工况运行时，测点振动水平均低于API 618 限定值，管路振动得到有效控制，压缩机运行的安全性和稳定性得到提高。

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基于GADF-Inception-SAM的转子故障诊断方法

伍济钢, 张源, 曾嘉

2025, 45(3): 98-104.

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针对现有转子故障诊断方法缺乏多尺度特征提取能力以及强噪声导致故障分类准确率较低的问题，提出一种基于格拉姆角差场(Gramian Angular Difference Field，GADF)、Inception 模块与锐度感知最小化(Sharpness Awareness Minimization，SAM)的故障诊断方法。首先，对故障信号进行GADF变换，并使用多传感器信息融合策略将由不同传感器信号变换得到的图像进行水平拼接；接着，将拼接后的图像输入到Inception-SAM模型中进行分类识别，其中，Inception 模块能增强神经网络对于多尺度特征的提取能力，SAM能增强模型的泛化性能。实验结果表明，所提方法在转子故障诊断中的分类准确率能够达到99.64 %，而且相比其他图片编码方法和神经网络模型，该方法具有更高的故障分类准确率；同时，抗噪性能测试证明该方法在高噪声条件下仍具有较高的准确率。

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转子裂纹故障诊断与特征迁移模型研究

陈志昊, 赵文强, 王正伟, 周军, 石生超, 李富才

2025, 45(3): 105-112.

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针对转子裂纹故障智能诊断模型研究中存在的不足之处，如需要大量数据样本作为支撑、数据复用性差、无法识别裂纹的扩展情况等，提出了一种基于数据驱动的域适应迁移学习模型。该模型基于三元组损失和降噪自编码网络，基于对抗训练策略提取域无关裂纹故障特征，实现不同领域特征的全局对齐。使用三元组损失约束故障特征，实现不同领域故障特征的类级特征对齐。模型以裂纹转子运行数据为输入，预测裂纹的扩展阶段。对模型的跨工况特征迁移效果测试结果显示，10 个不同跨工况特征迁移任务的平均预测准确率为91.3 %。相较于其他经典的迁移学习模型，该模型能够提取更有效的域无关裂纹故障特征，具有更强的特征迁移泛化效果。

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往复压缩机传动机构复合间隙故障的动力学响应分析

雷娜, 丁涵, 唐友福, 缪皓, 姜佩辰, 黄飞虎

2025, 45(3): 113-119.

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针对往复压缩机传动机构因磨损产生的多个部位、多种类型的间隙故障耦合所造成的影响问题，开展带复合间隙故障的传动机构刚柔耦合模型动力学仿真研究。首先，将接触力与摩擦力作为运动副间隙之间的接触约束，依据传动机构前6 阶模态特性构建多体动力学刚柔耦合模型；然后，针对不同工况与润滑条件对十字头振动加速度的影响，进行了单一间隙故障和复合间隙故障下的动力学响应分析；最后，通过由故障试验所得的实测信号验证多体动力学刚柔耦合建模方法的有效性。仿真结果表明：与单一轴承间隙故障相比，同类轴承复合间隙故障下十字头振动加速度减小，而不同类轴承-滑道复合间隙故障下十字头振动加速度增大。此外，摩擦力和转速增大，会进一步加剧复合间隙故障下十字头振动冲击幅值与次数。

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基于改进FRFT搜索方法的转子碰摩故障诊断

王新, 孙康爽, 胡硕, 王乾

2025, 45(3): 120-126.

摘要 ( )

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针对转子系统碰摩故障信号微小且难以检测的问题，提出一种基于改进分数阶傅里叶变换(Fractional Fourier Transform，FRFT)搜索方法以实现对其准确检测和分类的故障诊断方法。首先，提出一种新的基于分数域谱峭度值寻优的FRFT 最佳阶次确定方法，得到转子碰摩振动信号的分数域最佳阶次和滤波中心点；其次，根据所确定滤波中心和振动信号包含的频率成分，进一步确定滤波范围，获取更加准确的故障特征；再次，将所提取的分数特征和支持向量机(Support Vector Machine，SVM)方法相结合，构建转子碰摩故障分类器，实现转子系统碰摩故障的早期检测和准确诊断。最后，进行数值仿真和实验对比，结果表明改进的搜索方法可使碰摩故障诊断准确率明显提升，由此验证了所提出方法的有效性。

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固体火箭发动机推压力信号光滑降噪模型

邓泽奇, 吴佳佳, 王飞, 钱鸣, 朱利勤

2025, 45(3): 127-131.

摘要 ( )

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针对固体火箭发动机地面静止试验推压力信号中混杂的噪声，提出基于变分模态分解（VMD）算法的信号光滑降噪模型。首先通过VMD将原始信号分解成一系列相对平稳的限带内禀模态函数（BIMF），再基于傅里叶变换（FFT）得到各BIMF幅值谱图，剔除高频分量后重构得到降噪信号。最后通过某型号标准试验发动机实测推压力信号进行验证，结果表明所提出的光滑降噪模型能有效去除推压力信号中的高频噪声，提高信号的光滑程度，有利于后续数据处理和分析，具有重要的工程应用价值。

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基于MA-TCN的导管架式海洋平台故障诊断

吴文凯, 高军伟, 车鲁阳, 段琳, 官晟

2025, 45(3): 132-137.

摘要 ( )

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针对海洋环境中噪声多采用传统神经网络分析未充分利用数据中时间序列信息的缺陷，提出一种基于多头注意力机制时间卷积网络(Multi-head Attention Mechanism Time Convolutional Networks，MA-TCN)的导管架式海洋平台故障诊断方法。首先，该方法将原始振动信号直接作为模型输入，由时间卷积网络提取时间序列特征，通过残差结构和空洞卷积减轻网络训练时出现的梯度消失问题。随后，利用多头注意力机制为网络不同特征重新赋予权重，强调对故障诊断作用显著的特征信息。最后，将模型特征进行融合输出，实现对导管架式海洋平台的故障诊断。结合海试实验所模拟的11 种工作状态，对所建模型进行可行性验证，并与其他文献中提到的模型进行对比。结果表明，所建模型故障诊断正确率在95 %以上，比其他模型效果更好。

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基于改进同步提取变换和声信号的齿轮箱故障诊断

夏雪宝, 明志茂, 赵可沦, 黄英龄, 张波, 李富才

2025, 45(3): 138-144.

摘要 ( )

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为了更好地分析齿轮箱故障信号并对其复合故障进行诊断，在时频同步提取变换的理论框架下，提出一种新的时频分析方法—时频同步速度基提取变换(Time-frequency Velocity Synchroextracting Transform，TFVSET)。该方法将反映转速同步变化规律的基函数引入时频同步提取变换中，并针对噪声引起瞬时频率波动和偏差问题，提出一种改进的2 阶差分算子来平滑瞬时频率值。仿真结果表明，该方法可以解决传统基于不变窗口的时频分析方法在处理突变信号时出现瞬时频率特征模糊的问题，并可以清楚显示故障信号的时变特性。最后，将所提方法应用于实际信号中，通过实验验证了所提方法可以清晰表征不同故障齿轮信号的频率信息，并可以有效利用声信号进行齿轮箱故障
诊断。

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改进的轴箱轴承轨旁声学诊断方法

陈航宇, 师蔚, , 胡定玉, , 廖爱华,

2025, 45(3): 145-150.

摘要 ( )

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在现有的轨旁声学诊断模型中，通常将列车的通过速度视为常数，且将轴箱故障信号视为循环平稳信号进行处理，却忽视轮轨蠕滑导致的轴箱轴承故障信号的循环平稳性被破坏的问题。针对该问题，对轴箱轴承故障轨旁声学诊断模型进行改进，首先在列车通过测试区域进行声信号采集时，同步采集列车位置信息，并以此为依据对麦克风采集信号进行多普勒效应去除和空间滤波等前处理，然后根据前处理后信号的包络信号，使用同步压缩变换(Synchrosqueezing transforms, SST)得到包络时频谱，通过瞬时频率估计方法提取故障频率曲线，最后将该曲线作为基频进行等角度重采样，并得出阶次图，提取故障特征，实现故障诊断。仿真和实验结果表明，该方法能够有效还原轴箱轴承故障信号的循环平稳性，能更准确地提取轴承故障特征。

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改进B样条逼近时变滤波在电机轴承故障诊断中的应用

杨娜, 刘晔, 徐元博, 刘静超

2025, 45(3): 151-157.

摘要 ( )

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对电机轴承进行有效的故障诊断，不仅可以保证设备平稳高效运行，而且可以及时发现和排除运行故障，防止事故的发生。然而，从故障轴承中提取出的振动信号属于时变非平稳信号。此外，强烈的环境噪声也会掩盖微弱的故障循环脉冲。针对上述问题，提出一种改进B 样条逼近时变滤波方法用以处理轴承故障信号。该方法采用新颖的瞬时幅值和瞬时频率估计方法代替传统的希尔伯特变换方法，增强B样条逼近的精度从而提高滤波性能。首先，通过所提方法对轴承故障信号进行滤波处理突出故障信息；然后对滤波信号进行包络分析得到包络谱，从而得到故障特征频率。仿真和真实故障信号实验表明，采用该方法可以有效提取电机轴承故障微弱特征。因此，该方法可为电机轴承故障诊断提供一种新的技术。

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涡旋压缩机异常噪声分析及控制研究

许晓明, 张文卓, 王珍, 闫伟国

2025, 45(3): 158-164.

摘要 ( )

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封闭式涡旋压缩机部件位于壳体内部，异常噪声源的识别与定位对压缩机振动与噪声的控制具有重要指导意义。针对某款涡旋压缩机在高速运行阶段出现的腔内异常噪声问题，首先对该压缩机的振动性能进行分析，筛选出振动能量聚集的主要频率分布区域。通过工作变形分析(Operating Deflection Shapes，ODS)和模态测试，获得机体部件的振动规律和模态特性，定位出异常噪声源来自十字滑环与动涡旋盘的啮合冲击和结构共振，结合声学摄像机噪声云图辅助验证。最后，重新改进啮合装置并在同工况下进行测试，与原样机结果相比，改进后该压缩机异常噪声频段消失，振动与噪声的均方根值(Root Mean Square，RMS)最高分别下降32.89 %和4.51 dB(A)。此分析思路可为深入探究封闭式涡旋压缩机异常振动与噪声提供技术指导。

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跨座式单轨车辆运行平稳性指标应用分析

周新建, 李飞

2025, 45(3): 165-170.

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针对跨座式单轨车辆运行产生的耦合振动对车辆运行平稳性造成的影响，基于现有传统车辆动力学性能评价指标，根据车体振动加速度筛选出sperling 指标、UIC513 指标、ISO2631 指标和曲线轨道舒适度指标评估跨座式单轨车辆运行平稳性。通过建立UM 动力学模型，设置直线轨道和曲线轨道两种工况，对单轨车辆的运行平稳性指标进行仿真分析。结果表明：3 种评价指标评价结果表现出明显差异性，故应采取多个平稳性指标对运行单轨车辆平稳性进行综合评价；当单轨车辆以16 m/s 通过曲线轨道时，未平衡离心加速度指标大于规定值，不符合要求，需要适当限速，同时该指标比其他指标更严格，为保证行车安全，应采用较为严格指标作为单轨车辆运行平稳性的评定结果。

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轨道交通车辆用纤维复合材料层合板声振特性分析

刘晓波, 吴生提, 李超

2025, 45(3): 171-174.

摘要 ( )

PDF(1709KB) ( )

对碳纤维、玻璃纤维复合材料层合板及其相应三明治结构板件的声振特性进行研究。通过试验和相应的理论分析发现：复合材料层合板的隔声量符合隔声质量定律，玻璃纤维复合材料相比碳纤维复合材料表现出更好的隔声性能；车辆用纤维复合材料基础板件隔声性能总体上不如铝型材，在进行纤维复合材料车体设计时，必须考虑采用其他声学材料进行弥补；相比车体用铝合金材料，碳纤维复合材料在阻尼减振方面具有较好的优势；阻尼涂层可以提升纤维复合材料板材的隔声性能，缩短振动能量的衰减时间，有效抑制振动和减小结构振动声辐射。有关结论可为轨道车辆纤维复合材料的工程应用提供参考。

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Floquet波数域声学边界积分方程及其格林函数

邓蓉, 圣小珍, 钟硕乔,

2025, 45(3): 175-181.

摘要 ( )

PDF(1778KB) ( )

高速列车通过时车轮和钢轨振动所辐射的轮轨噪声，即使在车速为350 km/h 时，也依然是高速铁路环境噪声的主要来源。以往在研究钢轨的声辐射时，认为钢轨与轨道板之间是一个连续的空隙，从而忽略了钢轨与轨道板之间的扣件所形成的周期性间隙对声场的影响。针对无限长周期结构（如轨道结构上的钢轨）的声辐射问题，首先通过Floquet 变换将经典的声学边界积分方程转化为Floquet 波数域上的边界积分方程。Floquet 波数域上的边界积分方程只需考虑一个基本单元的边界，因此可以大大缩小模型，但是其所涉及的格林函数是级数形式，相比常规的格林函数，还多包含一个参数（Floquet 波数）。边界积分方程通常需要用边界元方法求解。为了便于以后编写边界元程序，研究上述格林函数的数学性质，包括级数表达的收敛性、场点与源点重合时的奇异性，以及随频率和波数的变化规律等。

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前缘射流对高速列车受电弓区域空腔噪声控制研究

张子衡, 苗晓丹, 宋瑞刚, 刘道伟, 杨俭, 袁天辰

2025, 45(3): 182-187.

摘要 ( )

PDF(2264KB) ( )

为降低高速列车受电弓区域空腔的噪声，使用射流主动控制方法，即在空腔前缘位置增加三角形、方形和圆形3 种不同孔型的射流孔，探究其对空腔内部流场特性和气动噪声的影响。以CRH380B车型受电弓空腔区域为研究对象，采用大涡模拟结合Ffowcs Williams-Hawkings(FW-H)方程声类比的方法进行仿真分析。结果表明，空腔噪声源主要集中在绝缘子迎风面，在频域上集中在低频区域（400 Hz以下）。引入射流可以有效改善空腔内部的压力分布、湍动能分布和涡结构分布状况。不同的射流方式对噪声抑制效果不同，其中圆形孔射流效果最显著，在7.5 m处监测点最大降噪量为2.2 dB；在25 m处监测点，在1 600 至2 000 Hz最大降噪量为4.1 dB。

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轮轨损伤状态下重载机车牵引电机振动响应分析

张涛, 甘福明, 党小辉, 施亚泰, 张欣

2025, 45(3): 188-193.

摘要 ( )

PDF(2301KB) ( )

随着我国重载铁路快速发展，轮轨损伤问题在重载机车日常运营中越来越凸显，势必对重载铁路的运营安全性造成影响。建立重载机车-轨道刚柔耦合动力学模型，通过仿真分析重载机车驱动系统在不同轮轨损伤状态下的振动状态，探究扁疤、多边形和波磨等不同轮轨损伤形式对机车轮轨力和电机振动响应的影响。结果表明：在车轮扁疤状态下，轮轨力和电机垂向加速度随着扁疤长度的增大而增大，随着扁疤长度从10 增加到60 mm，电机垂向加速度最大值由0.56 增大到5.92 g；在车轮多边形状态下，多边形幅值越大，轮轨力和电机垂向加速度越大，但与多边形阶数不呈线性变化关系；在钢轨波磨状态下，轮轨力和电机垂向加速度随着波长的增大而减小，随着波深的增大而增大，当波长为200 mm，波深从0.1 增加到0.5 mm时，电机垂向加速度从0.81 增大到6.52 g。因此，轮轨损伤对牵引电机影响较大，机车运营过程中需要关注牵引电机的振动状态。

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浮轨扣件轨道振动特性和减振效果研究

何况, 张晗, 李铁斌, 关庆华, 池茂儒

2025, 45(3): 194-200.

摘要 ( )

PDF(2977KB) ( )

针对某一地铁线路典型轨道类型，通过现场测试并建立车辆–轨道耦合动力学模型及轮轨耦合有限元模型，研究车速不同时轮轨不平顺激励下的普通扣件整体道床轨道和浮轨扣件整体道床轨道的振动特性，分析轨道系统振动响应的主频形成原因。结果表明，浮轨扣件轨道对于缓解轮轨间动作用力效果显著，可明显降低轮轨系统P2 共振对轮轨力的影响；各速度下，普通扣件整体道床与浮轨扣件轨道的振动响应中均有能量集中在P2 共振频率处（分别为68 和38 Hz）；随着运行速度的变化，当轮轨间激励频率与轮轨系统P2 共振频率接近时，两种轨道中的扣件力和地基支撑力均在该速度下达到最大值，普通扣件整体道床轨道的扣件力与地基支撑力的最大值分别为33.17 和43.46 kN，而浮轨扣件整体道床轨道的扣件力与地基支撑力的最大值分别为20.52 和27.47 kN，且P2 共振对于普通扣件整体道床的影
响最大。

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基于多目标人工蜂鸟的轮毂电机汽车悬架参数优化

童杭凯, 康盛, 陈俊杰

2025, 45(3): 201-208.

摘要 ( )

PDF(2435KB) ( )

轮毂电机驱动汽车的平顺性受电动轮结构以及悬架系统参数影响显著。针对轮毂电机驱动汽车的悬架减振系统，设计电机悬置结构的电动轮，建立考虑电机激励的机-电耦合模型并进行仿真分析，建立轮毂电机汽车悬架多目标优化模型并通过人工蜂鸟优化算法匹配其参数。为了提升轮毂电机驱动汽车的平顺性，进一步结合层次分析法对Pareto 解集进行筛选，将优化后的系统参数用于仿真分析，时域和频域仿真结果验证了基于多目标人工蜂鸟结合层次分析法确定权重的综合优化策略的有效性，且系统参数优化后车身加速度的最大值和均方根值分别降低31.74 %、40.31 %，研究结果可为轮毂电机驱动汽车的构型设计与性能优化提供理论基础。

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基于WOA-VMD算法的地铁钢轨波磨识别

唐虎, 李霞, , 王安阳, 王安斌

2025, 45(3): 209-215.

摘要 ( )

PDF(2036KB) ( )

针对现有钢轨波磨检测方法效率低下且精度不高等问题，提出一种基于鲸鱼优化算法(Whale Optimization Algorithm，WOA)-变分模态分解(Variational Mode Decomposition，VMD)的地铁钢轨波磨识别方法。首先，利用鲸鱼优化算法对变分模态分解模态个数K和惩罚系数α 进行参数寻优，然后根据VMD将轴箱振动加速度信号分解为一组本征模态分量(Intrinsic Mode Functions，IMF)；引入IMF振动能量比进行筛选，并计算剩下分量的能量值，通过设定阈值判断是否存在钢轨波磨，最后对超出阈值的分量进行同步压缩小波时频分析，根据其中心频率确定钢轨波磨的波长。通过仿真实验和工程实例验证了该方法的有效性，结果表明：该方法能够通过轴箱振动加速度识别钢轨波磨，并确定钢轨波磨的波长信息，有助于地铁轨道的维修和养护。

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高速列车车厢材料隔声量的实验研究

刘勇君, 赵文宝

2025, 45(3): 216-221.

摘要 ( )

PDF(2217KB) ( )

随着高速列车时速的不断提升，车厢内的噪声越来越难控制，而噪声是影响舒适性的主要因素之一。较大的车内噪声水平也会引起车体部件的振动，从而加速列车部件的疲劳破坏，减少其使用寿命。研究列车车厢的隔声性能十分必要，而其中隔声量是衡量材料隔声性能的重要指标。主要以某型高速列车车厢的底部和侧部的单层及多层复合材料为研究对象，对其隔声量进行理论分析。通过实验得到材料的隔声量实际测试值，并将材料隔声量的理论值和测试值进行对比分析。针对车厢侧部隔声能力较为薄弱的问题，提出了两种改善方案，即将车厢侧部的多层复合材料中诺美克斯蜂窝板面密度提升两倍或将车窗的空气层厚度提升两倍。结果表明，提升诺美克斯蜂窝板面密度使车
厢侧部隔声量明显提升。

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太原滨河自行车专用道声景评价及对心境状态的影响研究

王天豪, 史晓峰, 晋美俊

2025, 45(3): 222-227.

摘要 ( )

PDF(1448KB) ( )

以太原滨河自行车专用道胜利桥至南内环桥段为例，使用客观测量和主观问卷等方法分析自行车道声景特征及其对使用者心境状态的影响。结果表明：自行车道的声环境质量达标，但使用者的主观评价较为一般，声环境有待继续改善；人工声是自行车道的主要声源，自然声是使用者最喜欢的声音；自行车道声景感知评价可归纳为自然度、丰富度和愉悦度；使用者的心境状态与视觉环境评价、声环境评价和声景感受评价具有相关性，部分声源的感知频率和感知强度也会对使用者心境状态产生影响；使用者的心境状态也与其性别和身份具有相关性。相关结论可为太原滨河自行车专用道的声景设计与优化提供参考。

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双线列车移动荷载作用下饱和地基振动响应特性分析

高盟, 李佳文, 李丹阳,

2025, 45(3): 228-235.

摘要 ( )

PDF(2456KB) ( )

双线高速列车交会所致荷载强度大，振动时间长，使饱和地基产生显著位移和超静孔隙水压力响应。基于Biot 流体饱和多孔介质波动方程和2.5 维有限元(Two-and-a-half-dimensional Finite Element Method，2.5D FEM)理论，建立双线轨道-饱和地基2.5D有限元模型。采用Fortran 语言编制双线列车荷载程序，将荷载施加于以Euler 梁模拟的轨道，对双线及单线列车4 种运行工况下轨道中心和饱和地基振动响应进行分析。结果表明：由于双线列车荷载所致叠加效应，振动波叠加增大，轨道中心竖向加速度和位移相较单线工况下增大约1 倍，在距离轨道中心1 m处出现位移幅值；单线与双线工况下饱和地基均在距离轨道中心10 m范围内存在一个振动放大区段，10 m以内振动衰减较快，10 m以外振动衰减较慢；双线工况下超静孔压幅值相较单线工况增大约1 倍；不同工况下超静孔压随深度变化均为先急剧增大，随后快速减小，再缓慢消散，其在1.5 m深度处达到最大值。

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地铁荷载下台基与重建钟楼的振动特性分析

陈娟, 李元庆, 耿建龙, 涂文博

2025, 45(3): 236-242.

摘要 ( )

PDF(2605KB) ( )

为对比钟楼重建前后台基在地铁荷载下的振动特性和振动水平，分析重建钟楼木结构不同位置处动力特性。以重建钟楼和拟建济南地铁6 号线为背景，建立隧道-土层-台基-钟楼耦合模型。研究表明：钟楼重建前，台基表面低频振动受列车车速影响较小，大于25 Hz的高频振动主频随列车车速增加而增大。钟楼重建对台基沿轨道方向振动影响最明显。钟楼重建后，台基四角的振动加速度峰值减小，中心处增大，台基四角的高频振动能量减小，在现有台基上重建钟楼可行性高。振动由柱底向柱顶传递过程中，钟楼檐柱与金柱竖向振动被逐渐放大，且主频始终位于50Hz附近；水平向振动整体先减小后增大，中高频成分快速衰减，而结构自振频率附近（4 Hz左右）的低频振动增幅明显。

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人行钢箱梁桥静载试验与模态质量识别研究

王海, 周越, 李聪, 曹张

2025, 45(3): 243-248.

摘要 ( )

PDF(1629KB) ( )

准确获得结构的模态质量是轻质人行桥人致振动舒适度评价和调谐质量阻尼器设计的前提。成桥荷载试验是桥梁投入使用前必开展的检测项目。针对钢箱梁人行梁桥，提出基于静载试验的梁桥模态质量识别方法。该方法基于质量加载的成桥荷载试验会改变桥梁频率识别结构的模态质量。首先，通过环境振动试验识别未加载桥梁结构固有频率和模态振型；然后，在桥梁上加载质量，测试加载后桥梁的固有频率；最后，利用桥梁加载前后实测固有频率和加载质量，识别结构相关模态的模态质量。通过数值仿真分析，研究频率识别精度和局部加载所引起的振型改变对模态质量识别的影响。通过模型试验验证了该方法的可行性。研究结果表明，该方法可以有效识别人行梁桥主要
模态的模态质量。

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改进型薄膜声学超材料降低变压器噪声的研究

冯明浩, 杨廷方, 赵翔, 谢泽龙, 陈章磊, 李雄

2025, 45(3): 249-255.

摘要 ( )

PDF(2160KB) ( )

薄膜声学超材料(Membrane-type Acoustic Metamaterial，MAM)因其低频隔声性能优越而受到广泛关注。然而传统薄膜声学超材料依旧存在许多不足，其在工程中应用经常受限。为探讨将薄膜声学超材料用于变压器领域降噪，设计一种改进型薄膜声学超材料结构，并在此基础上提出一种用于降低变压器噪声的复合隔声结构。首先，应用多物理场仿真软件对超材料结构进行声固耦合分析，研究其隔声影响因素。其次，对隔声影响因素进行单参数与多参数调控，通过单参数调控阐明不同参数对传声损失曲线的影响，进一步通过双参数调控对结构进行参数优化。研究表明，改进型薄膜声学超材料结构具有优良的低频隔声性能，将其与传统吸声板材料结合所设计出的复合降噪结构可以有效阻断噪声传播，从而为降低变压器噪声提供一种解决方法。

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空沟-波阻板联合隔振体系的三维数值分析

任康乐, 曹小林, 刘佳, 马强

2025, 45(3): 256-261.

摘要 ( )

PDF(2846KB) ( )

为了弥补空沟隔振和波阻板隔振的缺陷，提出新型的空沟-波阻板联合隔振体系。结合完美匹配层吸收边界，利用COMSOL建立简谐荷载作用下在弹性半空间中设置空沟-波阻板隔振屏障的有限元模型，对空沟-波阻板联合隔振体系的隔振性能进行三维数值分析。通过数值算例分析空沟-波阻板联合隔振屏障的物性参数（地基与波阻板的模量比）、几何参数（空沟深度、波阻板深度、屏障长度和距振源的距离）以及载荷参数（振动波频率）等对其隔振性能的影响规律。结果表明：空沟-波阻板联合隔振屏障较单一的空沟屏障或波阻板屏障具有更优越的可设计性和隔振性能；空沟深度达到0.3 LR时，隔振效果较好；波阻板深度、屏障宽度越大，隔振效果越好；当联合屏障的长度达到2.5 LR时隔振效果较好；空沟-波阻板联合屏障更适用于近场主动隔振。

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基于声子晶体理论的轨道减振层低频隔振设计研究

王学宗, 张小安, 杨力, 张晓芸, 曹兴潇

2025, 45(3): 262-268.

摘要 ( )

PDF(2197KB) ( )

目前城市轨道交通所致沿线居民和环境低频振动已经成为我国轨道交通技术领域的重点关注问题之一。为了提高轨道结构减振垫的隔振性能，基于局域共振机理提出一种应用于轨道结构减振垫的新型声子晶体结构，利用有限元法计算新型声子晶体的带隙特性、特征模态和振动传递特性，并分析新型声子晶体元胞结构尺寸参数对其带隙特性的影响规律。研究表明，所设计的新型声子晶体结构能够对1～80 Hz的低频振动起到良好的阻隔作用。将声子晶体结构应用于轨道结构减振垫中，能够提升减振垫的低频隔振性能。

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基于差分进化算法的并联腔型超构吸声材料的结构设计

郭鑫, 刘艳, 周国建, 李秋彤, 袁贤浦, 李炜融

2025, 45(3): 269-273.

摘要 ( )

PDF(1746KB) ( )

针对多个嵌入管式亥姆霍兹共振吸声器单元并联构成的腔型超构吸声材料的结构参数设计问题，提出一种新的设计方法。该设计方法建立以超构吸声材料结构厚度为优化目标的最优化数学模型，编程时通过Python 语言调用Geatpy 库中的差分进化(Difference Evolution，DE)算法对其进行最优化求解，从而高效实现超构吸声材料结构参数的逆向设计。通过实验、仿真及与多种形式的DE算法对比分析，验证了该设计方法的可靠性与鲁棒性。

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变电站用新型吸声降噪装置梯度结构设计研究

王河, 李锦涛, 孙桐, 田一, 田辰

2025, 45(3): 274-278.

摘要 ( )

PDF(1746KB) ( )

为获得能有效降低变电站（换流站）噪声的新型装置，优选出声学性能良好的吸声材料，并采用梯度结构进行新型降噪装置的设计。结果表明：容重、厚度增加，会提升岩棉、玄武岩、硅酸铝的低频吸声系数，而同时玄武岩与硅酸铝的高频吸声系数依然较高；使用Comsol 仿真不同梯度结构的声学性能，发现80+110 kg/m3梯度结构硅酸铝声压衰减幅度最高，达到28.1 dB；最终设计了护面板+梯度结构硅酸铝+隔声板的新型降噪装置，在耐候性试验后，其仍具备良好的声学性能以及性能保留率，降噪系数为0.8，声学性能保留率为94 %。

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双层小孔喷注消声器在地面试验高压排放系统中的应用

王洪福, 孟博丁, 董丽双, 刘鑫, 刘妺

2025, 45(3): 279-283.

摘要 ( )

PDF(1988KB) ( )

在氢氧火箭发动机阀门地面试验系统中，高压排放系统常产生喷注噪声。基于喷注噪声理论、小孔喷注移频原理，为阀门地面用高压排放系统设计小孔消声器。为了达到高降噪的效果，探究双层小孔喷注消声器的设计及理论计算方法。采用仿真软件对小孔消声器的结构强度及降噪效果进行仿真，从理论上验证方案的可行性。加工消声器并测试噪声，结果表明双层小孔消声器降噪效果理想。理论分析与实测所得的双层小孔消声器的消声量分别为30.7、30.4 dB（A），仿真与实测所得的噪声频谱验证了小孔消声器的移频原理。通过对比双层小孔消声器的理论分析、仿真、测试结果，验证了双层小孔消声器应用于氢氧火箭发动机地面试验高压排放系统的可行性，同时为小孔消声器
的设计提供了新的方法。

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视觉辅助的运动声源定位方法

徐倩雯, 廖爱华, 胡定玉, 李永畅, 师蔚, 刘袁

2025, 45(3): 284-289.

摘要 ( )

PDF(1956KB) ( )

在利用声源定位算法对运动声源进行定位时，经常会因为实际运动物体的速度存在波动导致定位不准确，从而降低算法的性能。针对这一问题，提出一种基于视觉辅助的运动声源定位方法。该方法首先利用尺度不变特征变换算法检测出图像中的关键点，确定相邻帧之间关键点对的像素位移，再根据相机帧率拟合出视频中运动声源的速度曲线；然后将经过卡尔曼滤波后的速度曲线代入声源定位算法中生成声压云图；最后将其和拍摄图像进行融合，实现运动声源的定位。实验结果表明，该方法能准确地对运动声源的速度进行实时估计，将拟合的速度曲线代入声源定位算法可以有效定位运动声源。

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某MEO导航卫星噪声试验欠试验分析与验证

田艳, 林宝军, 蒋桂忠, 沈苑, 陈志峰, 沈怿闻

2025, 45(3): 290-26.

摘要 ( )

PDF(2005KB) ( )

为解决某MEO导航卫星噪声试验欠试验问题，深入分析噪声试验系统运行机理及声谱控制影响因素，建立某星噪声试验问题故障树，采用理论分析加试验排查双重校验的方法定位试验问题。为了避免其他网卫星出现类似欠试验问题，对噪声试验系统进行调试检查，通过理论分析结合1 :1 结构星试验调试，提出3 点改进措施：调整声源系统设备配置方案、优化声谱试验参数、设置监视声传感器，保证了后续组网卫星圆满完成噪声试验。改进措施也可为其他型号噪声试验提供参考，降低欠试验或过试验风险。

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NVH数字孪生平台构建的路噪虚拟样车技术

毛阳, 张晓楠, 禹丹江

2025, 45(3): 297-301.

摘要 ( )

PDF(1733KB) ( )

为应对汽车革新开发流程驱动下虚拟样车替代物理样车的需求，首先利用三维空间声场拟合技术，对多个扬声器、低音炮组成的音响阵列进行双耳声场标定，构建出可以精准复现路噪关注频段的三维空间声场复现系统；再通过NVH(Noise Vibration Harshness，NVH)数字孪生平台的声音重构技术，将根据工况传递路径分析剥离出的滑行或加速过程的路噪进行声音重构，形成覆盖整个车速运行范围的路噪数据库，实现驾驶模拟器在任意驾驶工况下路噪的三维空间声场精准复现，从而搭建出可完整映射物理样车的路噪虚拟样车，实现脱离物理样车的路噪评估、竞品分析、目标设定等路噪开发的数字化进程。

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