基于逆边界元法的轨道交通桥梁全空间低频噪声研究

列车通过时引起的轨道交通桥梁结构低频噪声对人体的危害很大，而数值计算预测模型中参数的不确定性使得正向计算方法很难准确预测桥梁附近所有场点的声压值。为此，本项目提出一种基于逆声学边界元技术和少数测点实测值来重构全空间桥梁噪声的预测模型，以提高结构噪声的预测精度和效率。主要包括：（1）基于声模态传递向量的逆边界元声学反演模型，通过选取正向预测模型中的一些场点作为虚拟测点来重构桥梁结构噪声；（2）通过正向预测结果与反演结果的对比探究了逆声学模型的精度和适用性，明确了正则化技术和相关参数的选取原则；（3）通过现场实测验证了声学反演方法的准确性，并对轨道交通U梁和箱梁结构的全空间噪声分布特性及传播规律进行了系统研究，厘清了钢轨噪声与桥梁噪声在空间不同位置的占比大小。研究表明仅需要4~5个测点的声压测试结果和声模态传递向量即可快速准确实现桥梁全空间的声场重构，规避了正向预测模型的参数不确定性问题，提高了全空间声场的预测精度，研究成果可进一步完善轨道交通桥梁设计分析方法，为桥梁减振降噪措施的选取提供理论支撑。 2100433B

列车通过时引起的轨道交通桥梁结构低频噪声对人体的危害很大，而数值计算预测模型中参数的不确定性使得正向计算方法很难准确预测桥梁附近所有场点的声压值。为此，本课题提出一种基于逆声学边界元技术和少数测点实测值来重构全空间桥梁噪声的预测模型，以提高结构噪声的预测精度和效率。本项目拟通过：（1）提出基于声模态传递向量的逆边界元声学反演模型，然后选取正向预测模型中的一些场点作为虚拟测点重构桥梁结构噪声；（2）通过正向预测结果与反演结果的对比来探究逆声学模型的精度和适用性，明确正则化技术和相关参数的选取原则；（3）通过现场实测进一步验证声学反演方法的准确性，进而采用逆声学模型对轨道交通U梁和箱梁的全空间噪声分布特性及传播规律进行系统研究。本课题的研究成果将为桥梁减振降噪提供理论支撑，具有明确的工程应用价值。

我国有大量隧道工程，隧道在施工过程中往往会遇到各种水体病害，这些水体病害会给施工安全和进度造成很大的影响。瞬变电磁是一种重要的电磁勘探方法，它对含水等低阻体反应灵敏，预报距离远，是目前隧道地质超前预报最有发展前景的一种方法。在目前全空间瞬变电磁反演解释水平还不是很高的前提下，对隧道下全空间瞬变电磁法的正演研究有利于提高瞬变电磁解释的精度和准确度。本文拟通过对基于等效导电平法的正演理论进行改进和创新，建立数种典型的隧道地电结构模型及物理模型并开展相应的数值模拟和物理模型实验研究，系统分析这些地电结构的瞬变电磁响应特征，总结出不同水体病害的探测方法和规律，最后提出一种适合于隧道下应用的瞬变电磁正演理论和方法体系，有效地提高瞬变电磁在隧道中的地质超前预报水平。

三维生物医学图像中的边界曲面通常对应于所包含器官或组织的边界面，是三维图像中最重要的特征。为了有效地重构、绘制与分析这样的边界面，本项目将对三维生物医学图像中基于边界曲面的检测、重构与可视化算法展开研究。我们将把图形学与可视化中重构及表示等值面的思想与计算机视觉中边缘检测理论相结合，以便发展高精度的检测与重构三维图像中边界曲面的新方法；将基于函数逼近思想,把三维图像中边界曲面的重构问题转化为新三维图像中零值等值面的抽取问题，使问题得到简化；将在阻光度函数中引入边界定位及抑制噪声的特征参量,以便克服体绘制算法中边界曲面定位精度差及对噪声敏感等问题。.新方法将可以处理复杂多样的三维生物医学图像以及重构与绘制高精度边界曲面，从而为三维生物医学图像中器官或组织的检测、抽取、定量测量、定量分析、建模等处理提供一类有效技术。本项目的研究在三维生物医学成像技术及临床计算机辅助技术中有着重要的应用前景。 2100433B