聲學耦合空間建模方法及其特性研究.pdf

1、結構與聲腔之間的耦合，聲腔與外界聲場之間的耦合及聲腔與聲腔之間的耦合作為聲學耦合空間系統(tǒng)三大耦合類型，一直是船舶艙室噪聲控制和設計領域研究的重要課題。復雜的耦合邊界對聲學耦合空間系統(tǒng)聲振特性有著嚴重的影響，對聲學耦合空間系統(tǒng)開展理論方法建模，耦合機理，聲振特性方面的研究具有重要意義和理論價值。本文對聲學耦合空間系統(tǒng)的理論方法建模和聲振特性進行了系統(tǒng)的研究?，F將本文的研究內容簡述如下：
　　建立了彈性板-封閉聲腔耦合系統(tǒng)理論模型，采

2、用能量原理分別對雙層彈性板-封閉聲腔耦合系統(tǒng)和雙層板加筋結構-封閉聲腔耦合系統(tǒng)進行描述，利用Rayleigh-Ritz方法求解未知的傅立葉系數。驗證了彈性板-封閉聲腔耦合系統(tǒng)模態(tài)和聲振響應的正確性。對雙層彈性板-封閉聲腔耦合系統(tǒng)進行了參數化研究，研究表明封閉聲腔深度、彈性板邊界條件、聲腔內邊界阻抗及聲腔內聲介質等條件對雙層彈性板-封閉聲腔耦合系統(tǒng)聲振特性具有重要影響。
　　提出了三維開口聲腔建模方法，建立了開口聲腔結構的聲壓分布模

3、型。采用能量原理對開口聲腔進行描述，本文從聲腔開口處聲壓和振速對外界聲場所做的功，以及開口邊界處輻射聲壓對聲腔內部所做的功，兩種做功的方式真實描述了開口聲腔內部與外部聲場的耦合方式。在處理輻射聲壓對內部聲場做功過程中，本文采用了Gauss-Legendre數值積分方法處理做功表達式中的四重積分，提高了聲壓求解速度。利用Rayleigh-Ritz方法求解聲激勵響應下未知的傅立葉系數。對三維矩形開口聲腔聲壓響應進行了實驗測試和數值仿真，驗證

4、了本文方法預測三維矩形開口聲腔系統(tǒng)聲壓響應的準確性。對三維矩形開口聲腔系統(tǒng)進行了數值研究，研究表明，聲腔壁面阻抗和開口面積對三維矩形開口聲腔聲壓分布具有重要影響。
　　建立了彈性板-三維開口聲腔耦合系統(tǒng)聲振模型，建模過程中考慮內部聲腔與彈性結構耦合，聲腔與外界聲場耦合，外界聲場與彈性板耦合三種耦合方式及彈性板通過開口界面處輻射聲壓對內部聲腔產生反作用。開口界面處輻射聲壓由聲腔開口處質點振動所引起的輻射聲壓和彈性板結構振動所引起的輻

5、射聲壓兩方面所組成。采用能量原理對彈性板和三維局部開口聲腔進行描述。利用Rayleigh-Ritz方法求解聲激勵響應下未知的傅立葉系數。對彈性板-開口腔耦合系統(tǒng)進行了數值仿真，驗證了本文方法預測彈性板-開口腔耦合系統(tǒng)聲振響應的準確性。對彈性板-開口腔耦合系統(tǒng)進行了數值研究，結果表明，邊界條件，開口尺寸及聲腔體積對彈性板-開口腔耦合系統(tǒng)能量及聲振特性具有重要影響。
　　提出了耦合空間建模方法，建立了耦合空間聲學分析模型。利用能量原理

6、對耦合空間各個子空間進行描述，在建立子空間拉格朗日函數過程中，耦合空間之間的能量交流采用耦合開口處聲壓差與速度乘積在開口面上積分的形式來表達。利用Rayleigh-Ritz方法求解未知的傅立葉系數，最終求得耦合空間模態(tài)分布情況。對耦合空間聲壓響應和聲壓模態(tài)分別進行了實驗測試和數值仿真，驗證了本文方法預測耦合空間模態(tài)及聲壓響應的準確性。從耦合類型及耦合開口尺寸研究和分析了耦合空間模態(tài)分布特性。
　　建立了聲源激勵下耦合房間能量及聲強