多孔材料元胞自动机声学建模及高声压激励下材料的声学性能研究

发布时间：2017-09-19 10:17

  本文关键词：多孔材料元胞自动机声学建模及高声压激励下材料的声学性能研究

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【摘要】：本文分别以常温常压下多孔材料声学建模和高声压级下微穿孔板吸声性能理论仿真两个方面入手对吸声体进行研究。多孔材料的声学建模是采用元胞自动机算法,目的是为了能够从新的角度入手去建立多孔材料的吸声理论模型；微穿孔板在高声压级下的吸声仿真则是通过多物理耦合软件COMSOL来完成。第一部分为元胞自动机建模。研究对象为平面波在驻波管内的传播,对其建立一维元胞空间,同时通过对一维小振幅声波的波动方程差分计算以及边界条件分析推导出元胞之间的局部演化规则,从而得到末端无吸声材料时驻波管模型内平面声波的声压分布。接下来,以此为基础,在驻波管末端添加吸声材料,推导材料内部元胞单元之间的局部演化规则,并计算出此情形下驻波管模型内的声压分布。最后,模拟驻波法实验,采集管内声压幅值,计算出吸声系数,计算结果与现有实验数据吻合较好。该一维模型旨在通过边界条件的推导实现声波在边界处的真实反射情况,为后续构建复杂多孔材料内部结构元胞自动机模型打好基础,从而得到声波在多孔材料内部无序分布的骨架结构中的传播规律。第二部分为高声压级下微穿孔板的吸声仿真。与多孔材料相比,微穿孔板具有更规则的结构,以马大猷教授提出非线性声阻理论为基础,通过方程推导,利用COMSOL软件压力声学模块对微穿孔板吸声特性进行建模仿真,并通过仿真计算结果得到影响高声压级下微穿孔板吸声特性的结构参数。微穿孔板虽然属于共振式吸声结构,但其吸声机理与多孔材料有共同点,并更为简洁,该仿真以微穿孔板为研究对象,但对多孔材料在高声压级下的吸声研究具有一定的指导意义。
【关键词】：多孔材料 元胞自动机 建模 微穿孔板 COMSOL Multiphysics 仿真
【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.4
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 引言7-13
• 1.1 选题背景及意义7-8
• 1.2 国内外研究现状8-11
• 1.3 本文主要内容及技术路线11-13
• 第二章 降噪基本理论13-20
• 2.1 声波的描述13-15
• 2.2 声波在管中的传播15-17
• 2.3 吸声结构17-19
• 2.4 本章小结19-20
• 第三章 元胞自动机基本理论20-24
• 3.1 元胞自动机的定义20
• 3.2 元胞自动机的结构组成20-22
• 3.3 元胞自动机建模的基本步骤22-23
• 3.4 元胞自动机的分类23
• 3.5 元胞自动机的应用23
• 3.6 本章小结23-24
• 第四章 基于多孔吸声材料的元胞自动机声学建模24-41
• 4.1 元胞自动机阻抗管基本模型的建立24-32
• 4.2 末端有吸声负载下元胞自动机声学模型的研究32-39
• 4.3 二维元胞自动机模拟多孔材料内部微观结构的初步设想39-40
• 4.4 本章小结40-41
• 第五章 微穿孔板吸声理论41-48
• 5.1 微穿孔板简介41-42
• 5.2 常温常压下微穿孔板吸声特性42-45
• 5.3 高声压级下的微穿孔板吸声特性45-47
• 5.4 本章小结47-48
• 第六章 基于COMSOL的高声压级下微穿孔板吸声仿真48-71
• 6.1 COMSOL Multiphysics简介48
• 6.2 常温差压下微穿孔板COMSOL仿真方法改进48-57
• 6.3 高声压级下微穿孔板吸声仿真分析57-59
• 6.4 高声压级下微穿孔板吸声仿真结果59-70
• 6.5 本章小结70-71
• 第七章 结论与展望71-73
• 7.1 主要工作与结论71
• 7.2 未来工作展望71-73
• 参考文献73-76
• 致谢76-77
• 附录77-82
• 个人简介及攻读硕士学位期间论文发表情况82

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本文编号：881058