基于聲學空間-彈性板耦合模型的聲輻射與聲傳遞特性研究.pdf

1、2014年7月1日國際海事組織（IMO）對船舶艙室噪聲頒布了更為嚴格的新標準，新標準中的艙室噪聲比舊標準降低了5 dB，這一要求給艙室降噪工程帶來了新的挑戰(zhàn)?？焖倬_的預測由板振動引起的聲腔噪聲及輻射聲是艙室降噪工程中的重要環(huán)節(jié)，本文從解析角度對聲學空間-彈性結構耦合模型的聲傳遞特性進行了分析，旨在為工程聲學特性的快速精確預報提供新的理論方法。本文開展了如下工作：
　　為計算板的板輻射聲特性，建立了矩形板聲輻射模型，求解了彈性安裝

2、板在簡諧點力作用下的聲輻射特性。在計算輻射聲功率時，通過傅里葉級數展開，將四重積分轉化為四個一重積分，極大的簡化了求解過程。深入研究了彈性安裝邊界對于輻射聲功率的影響，發(fā)現邊界處的直線彈簧的作用明顯大于扭轉彈簧的作用。通過考慮外界聲場對板的反作用，建立了外聲場同板振動的強耦合關系，并對不同流體介質中的強弱耦合特性進行了分析比較。為降低板的輻射聲功率，本文建立了板表面貼有隔振層時的輻射模型，其中隔振層采用局部彈簧模型，利用其擠壓剛度較小的

3、特性來隔絕結構和流體間的直接相互作用，驗證了隔振層對于輻射聲功率削減的重要作用，并研究了隔振材料的參數對隔聲性能的影響。
　　基于矩形板聲輻射的研究，建立了聲腔-彈性板-聲輻射耦合模型；分析了該模型下板的隔聲特性，研究了不同聲腔體積對板的隔聲特性影響。通過改變板的安裝位置分析了其對耦合系統(tǒng)的影響，發(fā)現板的位置對各階耦合固有頻率的影響有明顯的規(guī)律性。研究了影響板隔聲特性的因素，發(fā)現板的安裝條件對于隔聲性能有較大的影響；聲腔的模態(tài)在低

4、頻時對板的隔聲特性影響顯著。研究了聲腔內的聲源數量和位置對于隔聲特性的影響，分析了板同外聲場間的強弱耦合特性。
　　建立了聲腔-彈性板-聲腔耦合模型，分析了耦合系統(tǒng)中的參數變化對系統(tǒng)的影響，發(fā)現板的位置對于耦合模型的固有頻率影響較小，且在受迫響應中板位置對聲源腔的聲壓影響極小，但對接收聲腔內的聲壓影響較為明顯。板的邊界條件同樣對于聲源腔的聲壓影響可以忽略，但對接收聲腔則具有較明顯的影響，且扭轉剛度和直線剛度均含有一個對聲壓影響比較

5、敏感的取值范圍。通過求解板在接收聲腔側包絡面上的聲強，計算了板的輻射聲功率，研究了板的隔聲特性問題。接收聲腔的阻抗壁面數值對隔聲特性有影響，且不同的測量或計算環(huán)境會得到不同的結果。另外還分析了在采用聲腔-彈性板-聲輻射模型和聲腔-彈性板-聲腔模型所得到的板隔聲性能的差異，發(fā)現模型不同隔聲性能不同。
　　引入“虛擬板”概念建立了任意開孔情況下矩形板的振動模型，通過同有限元結果進行比對，驗證了本文所采用的“虛擬板”模型的準確性，分析了

6、板上含有多開孔時的振動模態(tài)。結合“虛擬板”模型和聲腔-彈性板-聲腔耦合模型，建立了聲腔-開孔板-聲腔的耦合模型，研究了聲腔-通孔-聲腔模型的聲傳遞特性。通過比較“虛擬板”兩側的聲壓值發(fā)現，“虛擬板”的引入能保證聲壓在“虛擬板”兩側具有連續(xù)性，進一步驗證了該模型的正確性。研究了該模型下不同通孔的位置和大小、板厚度、邊界等耦合參數對耦合系統(tǒng)的固有頻率和聲壓響應特性的影響。
　　通過三維坐標變換，完成了任意六面體聲腔模型的解析建模。研究

7、了聲腔形狀變化時其聲腔固有頻率的變化；分析了非規(guī)則聲腔同板的耦合情況，通過固有頻率和強迫響應驗證了該耦合模型的正確性。探尋了耦合系統(tǒng)的參數對于耦合特性的影響，研究了聲腔在不同形狀時，板的入射聲功率、輻射聲功率、隔聲性能、自身振動的變化規(guī)律，并探討了變化曲線中峰值和波谷存在的原因。
　　針對本文所研究的內容，建立了數個聲腔耦合實驗模型。所采用的面聲源模型可應用于相應的聲學實驗，且具有較高的準確性。實驗中分別驗證了聲腔-彈性板-聲腔的