帶有孔或隙隔聲結(jié)構(gòu)的聲傳播特性計算方法研究.pdf

1、隔聲結(jié)構(gòu)聲傳播特性計算是產(chǎn)品低噪聲設(shè)計階段的重要環(huán)節(jié)，也是產(chǎn)品噪聲控制工程中的降噪依據(jù)。由于結(jié)構(gòu)、工藝和密封效果的原因，隔聲構(gòu)件上存在孔洞或縫隙（下文簡稱“孔隙”）不可避免。如汽車車門與車身間形成的帶縫隙結(jié)構(gòu)、汽車發(fā)動機(jī)艙和駕駛艙間帶孔的隔聲墻、航空發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道的聲襯等。研究工程中這一類帶孔隙隔聲結(jié)構(gòu)的聲傳播特性、建立聲傳播特性與孔隙幾何參數(shù)間的關(guān)系、推導(dǎo)帶孔隙隔聲結(jié)構(gòu)聲傳播特性計算方法，對產(chǎn)品低噪聲設(shè)計和降噪工程的實施具有重要意義。<

2、br>　　本文以國防973子項目研究為背景，以隔聲結(jié)構(gòu)上的孔隙為研究對象，對多種形狀孔隙在法向入射、傾斜入射和散射聲場入射時聲傳播特性計算方法進(jìn)行深入研究。建立了復(fù)雜孔隙的聲傳播特性計算公式，給出了大尺寸矩形或圓形孔隙聲傳播特性全頻段快速計算方法。在此基礎(chǔ)上，提出了內(nèi)有平均流的孔隙聲傳播特性計算方法。本文的主要研究工作和創(chuàng)新性成果如下:
　　1)復(fù)雜孔隙的聲傳播特性計算方法研究。平面波假設(shè)下提出了復(fù)雜孔隙聲傳播特性計算的一般方法，

3、建立了該計算方法的解析公式。通過直孔、錐孔、突變截面孔等類型孔的聲傳播特性解析計算、算例對比，驗證了該方法的正確性;分析了孔隙幾何參數(shù)對其聲傳播特性的影響，為帶復(fù)雜孔隙隔聲結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供了一種通用的解析計算方法，提高了其計算適應(yīng)性。
　　2)大尺寸孔隙聲傳播特性全頻帶計算方法研究。當(dāng)分析頻率很高或孔隙尺寸較大時，計算頻率往往會超過孔隙的截止頻率，平面波假設(shè)下的計算模型失效。本文推導(dǎo)并建立了全頻帶矩形和圓形孔隙的聲傳播特性解析計算公

4、式，解決截止頻率以上孔隙的聲傳播特性計算問題，較之已有的解析計算方法具有顯著的速度優(yōu)勢。計算結(jié)果與已有解析方法計算結(jié)果、聲學(xué)有限元法仿真結(jié)果和實驗結(jié)果對比，具有很高的吻合度，驗證了其正確性;同時，還研究了孔隙幾何參數(shù)對其聲傳播特性的影響，用工程實例檢驗了本方法的準(zhǔn)確性和優(yōu)越性，為帶此類孔隙隔聲結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供依據(jù)。
　　3)隔聲結(jié)構(gòu)上孔隙出入口界面處聲輻射阻抗計算方法研究。帶孔隙隔聲結(jié)構(gòu)的聲傳播計算結(jié)果與孔入口和出口界面處聲輻射阻抗

5、密切相關(guān)，聲輻射阻抗受輻射體表面振動模態(tài)的控制。本文提出一種考慮輻射體表面振動模態(tài)的聲輻射阻抗計算方法，用變量代換法將四重積分降為二重積分，用極坐標(biāo)變換方法解決了該類聲輻射阻抗計算中的奇異值問題，降低了聲輻射阻抗求解的復(fù)雜程度，為帶孔隙隔聲結(jié)構(gòu)的聲傳播特性計算提供重要支持。
　　4)考慮結(jié)構(gòu)聲透射的帶孔隙隔聲結(jié)構(gòu)聲傳播特性計算的應(yīng)用研究。采用Patch加權(quán)聲傳遞率方法開展考慮結(jié)構(gòu)聲透射的帶孔隔聲結(jié)構(gòu)聲傳播特性計算，將孔用Patch

6、方法附加到無孔隙隔聲板上，獲得孔聲泄露的量化數(shù)值，從而得到含孔隔聲結(jié)構(gòu)的總聲傳遞率和聲傳遞損失，建立了一種考慮結(jié)構(gòu)聲透射的帶孔隙隔聲結(jié)構(gòu)的聲傳播特性計算方法，為孔隙的存在對隔聲結(jié)構(gòu)聲傳播特性影響提供量化指標(biāo);聲學(xué)有限元法仿真結(jié)果驗證了本文計算方法的有效性。
　　5)內(nèi)有平均流的孔隙聲傳播計算方法研究。在孔隙聲傳播特性計算方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合孔隙內(nèi)有平均流的聲波波動方程，推導(dǎo)并建立了內(nèi)有平均流的孔隙聲傳播特性計算公式。將本文解析計算結(jié)