船用柴油機(jī)排氣消聲器聲學(xué)仿真系統(tǒng)研究.pdf

1、為了快速實(shí)現(xiàn)消聲器的設(shè)計及優(yōu)化，本文選擇了可以快速計算的傳統(tǒng)傳遞矩陣法以及前處理較簡單的無網(wǎng)格法這兩種方法進(jìn)行了相關(guān)研究。
　　從聲–電類比原理出發(fā)，在推導(dǎo)簡單管道結(jié)構(gòu)聲學(xué)傳遞矩陣的基礎(chǔ)上，基于一維聲學(xué)平面波理論，利用基本聲學(xué)單元之間的串、并聯(lián)關(guān)系，進(jìn)行了消聲器聲學(xué)性能仿真計算軟件的相關(guān)研究，并對仿真設(shè)計軟件的總體思路、平臺運(yùn)行環(huán)境、界面規(guī)化、軟件框架等作了較細(xì)致的介紹。
　　將最近十幾年新興的無網(wǎng)格法引入腔體聲學(xué)數(shù)值計算。

2、對無網(wǎng)格法數(shù)值計算中經(jīng)常遇到的邊界條件的處理方法進(jìn)行了闡述。對比分析直接配點(diǎn)型和Hermite型無網(wǎng)格法在邊界處理上的特點(diǎn)，針對含有導(dǎo)數(shù)邊界聲學(xué)問題的處理方式結(jié)合實(shí)例探討。
　　分析了配點(diǎn)型無網(wǎng)格法聲學(xué)計算精度影響因素，其中重點(diǎn)研究了波數(shù)、邊界類型、配點(diǎn)類型、配點(diǎn)數(shù)和形參大小對結(jié)果的影響。通過與解析解或參考解對比，分析這些因素的作用規(guī)律。由于其中一些因素的作用規(guī)律仍缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)理論推導(dǎo)，故對聲學(xué)實(shí)例的分析總結(jié)就顯得尤為重要，這為

3、將無網(wǎng)格法更好地應(yīng)用于聲學(xué)計算奠定了基礎(chǔ)。
　　針對聲學(xué)計算容易出現(xiàn)的色散問題，引入遞階單元分解法，并結(jié)合弱變分原理進(jìn)行無網(wǎng)格法數(shù)值計算，通過應(yīng)用不同階數(shù)的遞階單元，色散問題得到了改善。
　　為考察無網(wǎng)格法對吸聲阻抗邊界的處理效果，在L形腔體中定義了多個聲學(xué)吸聲阻抗邊界，通過與參考解對比，證明了無網(wǎng)格法較好的數(shù)值計算能力。
　　通過設(shè)置入口聲壓，出口設(shè)置為無反射端邊界，其他邊界為壁面絕對硬邊界對消聲器進(jìn)行了聲學(xué)無網(wǎng)格法

4、數(shù)值計算，以較少的節(jié)點(diǎn)數(shù)取得了較好的計算結(jié)果。
　　通過和具有較密節(jié)點(diǎn)的有限元法以及實(shí)驗(yàn)等的對比，驗(yàn)證了擴(kuò)維至三維后消聲器聲學(xué)無網(wǎng)格法數(shù)值計算的正確性。無網(wǎng)格法不需要過多的節(jié)點(diǎn)數(shù)目，即可獲得與有限元法和實(shí)驗(yàn)比較吻合的結(jié)果，且通過與實(shí)驗(yàn)方法對比，高頻處結(jié)果明顯優(yōu)于有限元法。此外，無網(wǎng)格法在前期處理中無需借助有限元法所必需的網(wǎng)格單元信息，只需要散布在求解域中的節(jié)點(diǎn)即可完成對消聲器聲學(xué)的數(shù)值計算，這為提高設(shè)計效率、降低計算資源消耗提供了