传递矩阵法预报时空随机激励下任意薄壳腔体内部噪声

发布时间：2021-07-19 18:24

　　利用结构有限元结合声有限元及边界元方法,建立了任意薄壳腔体弹性壳板振动与内外声场的耦合模型,并计算了激励力与壳板振动和内部声场之间的传递矩阵;湍流边界层脉动压力具有时空随机面激励特性,引入整体形状函数矩阵,进一步推导弹性壳板广义节点力功率谱密度函数矩阵与随机面分布激励力功率谱密度函数的关系,再利用声振耦合传递矩阵,得到弹性壳板振动和内部声场功率谱密度函数与广义节点力功率谱密度函数矩阵的关系,形成随机分布激励下任意薄壳腔体结构振动及内部声场的计算方法。以典型的内外均有声介质且一面为弹性矩形板的矩形腔声振耦合模型为例,计算了弹性壳板振动和内部声场功率谱密度函数,并与解析方法进行了比较,两者基本吻合,偏差分别为1 dB和2 dB左右。传递矩阵法不受腔体结构及其内部区域形状的制约,具有良好的适用性。 

【文章来源】：声学学报. 2020,45(06)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

图４），单元大小为３０?ｍｍ，其单元数为ＭｄＳＴｇ节??

形??介质耦合情况下，激励力与内场声压传递函数。其中??？形内场采用８节点正方体单元划分网格，网格大??小为邱ｍｍ?（见图７），??结构与内外声场耦合的点激励模态振动方程可??表示为：??ｍｍｒｎＸ“轉科—＾?：＝：?＾?Ｐ〇ｍｎ?—?Ｐｉｍｎ－?（４〇）??采用解析法和有限元商用软件Ｖｉｒｔｕａｌ?Ｌａｂ数值??法，ｉｆ算得到了单位激励力与内部场点（〇．５，?〇－５，?〇４）??的声压传递矩阵间，］。两种方法ｉｆ算的典型传递函数??同样吻合较好，只是峰值频率有少许偏差，参见图８，??－１５０??１０＇?１０Ｊ??频率（Ｈｚ）??（ｂ）?Ｕ２〇〇?＝?１５?ｍ／ｓ??图６壳体结构法向振速功率谱密度々ｖｖ＿ｃ??１０３??＝１?ｍ／ｓ２??－１６０??１０１??１０２??频率（Ｈｚ）??（ａ）?ｎｉ〇〇?＝?１０?ｍ／ｓ??１０３??■８０??■５０??１０１?１０２?１０３??频率（Ｈｚ）??图８壳体内部声压传递函数Ｐｒｅｆ?＝?１?ｘ?１０＿６?Ｐａ??图８中的峰值频率偏差，主要是由于解析法是??利用辐射阻抗的方式模拟半无限流体负载的影响，??而传递矩阵法是在有限元商业软件Ｖｉｒｔｕａｌ?Ｌａｂ计算??传迹函数的过程中，采用吸收边界条件模拟半无限???模态眷加法???彳专递矩阵法??ｆｆｉｐ）窥窗一Ｆ＃??ｏｏｏｏｏｏｏ??－９０?１１２３１４１５??ｔａｐ｝？．．？ａｌｔ？ｆｒ锻骚??ｏｏｏｏｏｏｏ??２?１－２－３－８－４??（０Ｐ５?霉班＃??ｏｏｏｏ

刘进等：传递矩阵法预报时空随机激励下任意薄壳腔体内部噪声??８４７??１０１?１０２?１０＇??频傘（Ｈｚ）??图９眩时自鳴声率谱翁處孬Ｗ??４结论??本文针对舰船声呐导流罩及飞机舱室、列车车??厢等壳体结构受湍流边界层脉动压力激励产生内部??噪声的情况，考虑内外声场的耦合作用，采用结构和??声有限元及边界元方法，并引入结构整体形函数矩??阵，确定了整体结构的节点力与作用在结构上的分??布激励力之间的关系，再利用传递矩阵及时空相关??运算，建立了揣流边界层脉动压力随机面分布激励??下任意薄壳腔体弹性壳板振动和内部声压功率谱密??度函数计算方法及模型，并以弹性矩形板／矩形腔声??振耦合模型为例，采用解析方法进行了数值验证．研??究结果表明：??⑴建立的弹性腔体壳板振动和内部声压功率谱??密度计算模型，不受腔体结构及其内部区域形状的制??约，而且可以究分利用现有商用软件的建模功能，预??先计算激励力与売板振动和内部声场之间的传迸矩??阵，再进一步计算弹性壳板振动和内部声压功率谱??密度函数，具有良好的适用性？??（２）针对弹性矩形板／矩形腔声振耦合模型，数??值封解析方法计算的激励力与激励力与壳板振动和??内部声场的传递函数基本一致，两种方法计算的盡??板振速功率谱密度除了在二阶、三阶模态频率处有??一定偏差外，其它频率处偏差为ＩｄＢ左右，弹性壳??６期??流体负载的影响，两者存在差异．对于矩形平板，可??以采用解析方法获得其传递函数，利用此方法得到??的传递矩阵计算的结果和模态叠加法得到的结果无??偏差ｓ??图９为来流速度为１０?ｍ／ｓ时，分别采用传递矩??阵法和模态叠加法计算湍流边界层脉


本文编号：3291199