利用結(jié)構(gòu)有限元結(jié)合聲有限元及邊界元方法,建立了任意薄殼腔體彈性殼板振動與內(nèi)外聲場的耦合模型,并計算了激勵力與殼板振動和內(nèi)部聲場之間的傳遞矩陣;湍流邊界層脈動壓力具有時空隨機面激勵特性,引入整體形狀函數(shù)矩陣,進(jìn)一步推導(dǎo)彈性殼板廣義節(jié)點力功率譜密度函數(shù)矩陣與隨機面分布激勵力功率譜密度函數(shù)的關(guān)系,再利用聲振耦合傳遞矩陣,得到彈性殼板振動和內(nèi)部聲場功率譜密度函數(shù)與廣義節(jié)點力功率譜密度函數(shù)矩陣的關(guān)系,形成隨機分布激勵下任意薄殼腔體結(jié)構(gòu)振動及內(nèi)部聲場的計算方法。以典型的內(nèi)外均有聲介質(zhì)且一面為彈性矩形板的矩形腔聲振耦合模型為例,計算了彈性殼板振動和內(nèi)部聲場功率譜密度函數(shù),并與解析方法進(jìn)行了比較,兩者基本吻合,偏差分別為1 dB和2 dB左右。傳遞矩陣法不受腔體結(jié)構(gòu)及其內(nèi)部區(qū)域形狀的制約,具有良好的適用性。 

【文章來源】：聲學(xué)學(xué)報. 2020,45(06)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

圖４），單元大小為３０?ｍｍ，其單元數(shù)為ＭｄＳＴｇ節(jié)??

形??介質(zhì)耦合情況下，激勵力與內(nèi)場聲壓傳遞函數(shù)。其中??？形內(nèi)場采用８節(jié)點正方體單元劃分網(wǎng)格，網(wǎng)格大??小為邱ｍｍ?（見圖７），??結(jié)構(gòu)與內(nèi)外聲場耦合的點激勵模態(tài)振動方程可??表示為：??ｍｍｒｎＸ“轉(zhuǎn)科—＾?：＝：?＾?Ｐ〇ｍｎ?—?Ｐｉｍｎ－?（４〇）??采用解析法和有限元商用軟件Ｖｉｒｔｕａｌ?Ｌａｂ數(shù)值??法，ｉｆ算得到了單位激勵力與內(nèi)部場點（〇．５，?〇－５，?〇４）??的聲壓傳遞矩陣間，］。兩種方法ｉｆ算的典型傳遞函數(shù)??同樣吻合較好，只是峰值頻率有少許偏差，參見圖８，??－１５０??１０＇?１０Ｊ??頻率（Ｈｚ）??（ｂ）?Ｕ２〇〇?＝?１５?ｍ／ｓ??圖６殼體結(jié)構(gòu)法向振速功率譜密度々ｖｖ＿ｃ??１０３??＝１?ｍ／ｓ２??－１６０??１０１??１０２??頻率（Ｈｚ）??（ａ）?ｎｉ〇〇?＝?１０?ｍ／ｓ??１０３??■８０??■５０??１０１?１０２?１０３??頻率（Ｈｚ）??圖８殼體內(nèi)部聲壓傳遞函數(shù)Ｐｒｅｆ?＝?１?ｘ?１０＿６?Ｐａ??圖８中的峰值頻率偏差，主要是由于解析法是??利用輻射阻抗的方式模擬半無限流體負(fù)載的影響，??而傳遞矩陣法是在有限元商業(yè)軟件Ｖｉｒｔｕａｌ?Ｌａｂ計算??傳跡函數(shù)的過程中，采用吸收邊界條件模擬半無限???模態(tài)眷加法???彳專遞矩陣法??ｆｆｉｐ）窺窗一Ｆ＃??ｏｏｏｏｏｏｏ??－９０?１１２３１４１５??ｔａｐ｝？．．？ａｌｔ？ｆｒ鍛騷??ｏｏｏｏｏｏｏ??２?１－２－３－８－４??（０Ｐ５?霉班＃??ｏｏｏｏ

劉進(jìn)等：傳遞矩陣法預(yù)報時空隨機激勵下任意薄殼腔體內(nèi)部噪聲??８４７??１０１?１０２?１０＇??頻傘（Ｈｚ）??圖９眩時自鳴聲率譜翁處孬Ｗ??４結(jié)論??本文針對艦船聲吶導(dǎo)流罩及飛機艙室、列車車??廂等殼體結(jié)構(gòu)受湍流邊界層脈動壓力激勵產(chǎn)生內(nèi)部??噪聲的情況，考慮內(nèi)外聲場的耦合作用，采用結(jié)構(gòu)和??聲有限元及邊界元方法，并引入結(jié)構(gòu)整體形函數(shù)矩??陣，確定了整體結(jié)構(gòu)的節(jié)點力與作用在結(jié)構(gòu)上的分??布激勵力之間的關(guān)系，再利用傳遞矩陣及時空相關(guān)??運算，建立了揣流邊界層脈動壓力隨機面分布激勵??下任意薄殼腔體彈性殼板振動和內(nèi)部聲壓功率譜密??度函數(shù)計算方法及模型，并以彈性矩形板／矩形腔聲??振耦合模型為例，采用解析方法進(jìn)行了數(shù)值驗證．研??究結(jié)果表明：??⑴建立的彈性腔體殼板振動和內(nèi)部聲壓功率譜??密度計算模型，不受腔體結(jié)構(gòu)及其內(nèi)部區(qū)域形狀的制??約，而且可以究分利用現(xiàn)有商用軟件的建模功能，預(yù)??先計算激勵力與売板振動和內(nèi)部聲場之間的傳迸矩??陣，再進(jìn)一步計算彈性殼板振動和內(nèi)部聲壓功率譜??密度函數(shù)，具有良好的適用性？??（２）針對彈性矩形板／矩形腔聲振耦合模型，數(shù)??值封解析方法計算的激勵力與激勵力與殼板振動和??內(nèi)部聲場的傳遞函數(shù)基本一致，兩種方法計算的盡??板振速功率譜密度除了在二階、三階模態(tài)頻率處有??一定偏差外，其它頻率處偏差為ＩｄＢ左右，彈性殼??６期??流體負(fù)載的影響，兩者存在差異．對于矩形平板，可??以采用解析方法獲得其傳遞函數(shù)，利用此方法得到??的傳遞矩陣計算的結(jié)果和模態(tài)疊加法得到的結(jié)果無??偏差ｓ??圖９為來流速度為１０?ｍ／ｓ時，分別采用傳遞矩??陣法和模態(tài)疊加法計算湍流邊界層脈


本文編號：3291199