基于波疊加方法的聲輻射與聲學靈敏度算法的若干關(guān)鍵問題研究.pdf

1、本文圍繞結(jié)構(gòu)低噪聲設(shè)計這一日益受到關(guān)注的課題，開展了關(guān)于結(jié)構(gòu)聲輻射計算方法及其在聲學靈敏度分析應(yīng)用方面的研究。首先，詳細地分析了國內(nèi)外聲輻射計算問題和聲學靈敏度分析方法的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀，接著，在實現(xiàn)和改進基于波疊加方法的聲輻射算法及聲學靈敏度分析方法的基礎(chǔ)上，提出了適用于半自由聲場的基于半自由場波疊加方法的聲學靈敏度分析方法；為了克服常規(guī)波疊加方法在隨機聲場分析中的缺點，提出了統(tǒng)計波疊加方法，并將其應(yīng)用于隨機振動結(jié)構(gòu)的聲學靈敏度分析

2、；針對能量有限元法和能量邊界元法的缺點，提出了可以計算高頻輻射聲場的能量源波疊加方法，并對其在高頻聲學靈敏度分析中的應(yīng)用進行了研究。本文的每章內(nèi)容簡要概括如下：
　　 第一章回顧了聲輻射計算和聲靈敏度分析的發(fā)展歷史，簡要介紹了聲學分析相關(guān)的數(shù)值計算方法，分析了它們各自的研究現(xiàn)狀和存在的問題，在此基礎(chǔ)上提出了這些問題的解決方法，確定了本文的研究內(nèi)容。
　　 第二章本章首先介紹了聲輻射問題的聲學基礎(chǔ)和定解問題，進而對聲輻射問

3、題的求解方法進行論述，即對邊界Helmholtz積分方程和邊界Helmholtz積分方程的離散化形式--邊界元法的理論進行回顧，并以邊界元法為基礎(chǔ)，介紹了結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)的聲靈敏度分析的三種數(shù)值計算方法的理論基礎(chǔ)及其求解過程。
　　 第三章本章首先介紹了波疊加方法的理論基礎(chǔ)，給出了波疊加方法的理論計算公式，對波疊加方法和邊界元法之間的關(guān)系進行了討論，詳細描述了波疊加方法的數(shù)值實現(xiàn)過程，并對影響數(shù)值計算精度的一些要素進行了簡要的分析，

4、通過仿真分析和實驗研究對波疊加方法在結(jié)構(gòu)聲輻射分析應(yīng)用中的正確性和有效性進行了驗證。之后，在利用波疊加方法進行結(jié)構(gòu)聲輻射計算的基礎(chǔ)上，對基于波疊加方法的聲靈敏度算法進行了研究，推導了基于波疊加方法的聲靈敏度計算公式，對公式進行了離散化處理，最后通過數(shù)值仿真對比分析驗證了基于波疊加方法的聲學靈敏度算法在結(jié)構(gòu)聲學優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用中的正確性和有效性。
　　 第四章本章根據(jù)半自由場中存在反射聲波這一特性，給出了基于半自由場波疊加方法的聲輻射

5、計算方法，通過實驗研究證明了半自由場波疊加方法在半自由場聲輻射計算中的正確性。在此基礎(chǔ)上，提出了基于波疊加方法的半自由場聲靈敏度分析算法，克服了在半自由場中進行結(jié)構(gòu)參數(shù)靈敏度分析時反射聲對靈敏度計算結(jié)果的影響，并通過仿真對比分析驗證了本章提出的靈敏度算法在半自由聲場中應(yīng)用的正確性和有效性。最后對在半自由場聲學計算中的若干影響因素進行了討論。
　　 第五章本章在常規(guī)波疊加方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合統(tǒng)計的方法，提出了可以計算隨機振動結(jié)構(gòu)輻射

6、聲場的統(tǒng)計波疊加方法，并通過數(shù)值仿真分析和實驗研究進行了驗證。在此基礎(chǔ)上建立了用于隨機振動結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)的聲學靈敏度分析模型，通過仿真分析證明了基于統(tǒng)計波疊加聲靈敏度算法的正確性和有效性。
　　 第六章本章提出了一種可以計算結(jié)構(gòu)高頻輻射聲場的能量源波疊加方法，并在所提出方法的基礎(chǔ)上給出了高頻聲輻射結(jié)構(gòu)的聲學靈敏度分析方法。對不同形狀聲源的進行了仿真分析，計算結(jié)果證明了能量源波疊加方法在高頻聲場應(yīng)用中的正確性和有效性。