声学空腔结构吸声与隔声性能的数值模拟分析

发布时间：2021-04-15 17:05

　　声波经常应用于声纳系统以实现对目标的探测和分类。水下吸声材料因能够吸收声波能量、控制声波传播路径而广泛应用于现代潜艇中,以降低潜艇的声目标强度,提高潜艇的声隐身性能。为了使吸声材料对声波能量的反射和透射最小化,尽可能地对声波能量进行吸收,需要开展吸声材料结构形式及材料特性的研究。由于吸声材料的声学特性受频率、温度和压力的影响很大,因此在选择水下应用之前,需要对其声学特性开展深入的研究工作。本文通过建立声学材料结构的数值模拟模型,利用声学软件LMS Virtual.LAB,采用两点阻抗管法和三点驻波管法对含空腔的声学结构形式进行了声学特性的仿真模拟,探讨了空腔结构形式、材料力学参数等对声学材料吸声、隔声性能的影响。论文主要研究内容如下:（1）针对声学材料的国内外研究现状、研究成果和研究进展进行了综述,对本文主要研究内容进行了介绍。（2）基于声学基本理论,利用传递矩阵方法,对均匀复合平板型吸声材料和非均匀复合平板型吸声材料的吸声特性进行了理论推导。（3）阐述了有限元分析的概念与处理方式,介绍了Rhinoceros软件的参数化几何建模的功能,并利用Rhinoceros软件建立了不同空腔结构形... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：100 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

三种典型的均匀复合平板型吸声材料当平面波垂直入射到单层介质时，介质后的声压强2p、法向的振动速度2u，与介质前的声压强1p、法向的振动速度1u之间的关系可以表示为

很多工程问题都可以表达为如式（3.1）和（3.2）所示的控制方程和界条件：（L ）+ f=0（3.1）B（ ）+ g=0（3.2）但是，即使有了控制方程和边界条件，仍然难以得到绝大多数工程问题的解。限元方法则通过求解一组代数方程来得到工程问题的解。有限元方法通过将一个连续结构离散成多个元素(称之为单元)，然后在“节”将元素连接起来，节点就像是大头针或滴用胶水把元素粘接在一起。在这个程中就产生了一组联立的代数方程，求解这些代数方程，从而得到实际问题的。由于难以对整个域采用代数方程，因此需要将整个域分解为多个小的、简单单元，如图 3-1 所示：

图 3-2 每个单元的代数方程[ K ]{u}={F}（3.3）1{u}=[ K] {F} （3.4）对于周期性结构多孔吸声板而言，局部结构是有限元法应用中的若干实际考虑，一个通用的局部结构在大多数情况下能明显的减少仿真计算的计算量。如果把整体模型系统中若干重复的部分或段取作局部结构，把每一个有许多内部和外部节点的局部结构作为一个大的元素，局部结构只涉及外部节点。合理性得到验证的局部结构的特点应具有相同部分、局部不变性和提高求解效率三个特点。局部结构的演示示例如下图 3-3 所示：

【参考文献】：
期刊论文
[1]水下蜂窝空腔覆盖层的隔声性能分析[J]. 唐世灏,叶韩峰,陶猛,李政杰.  声学技术. 2017(05)
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[3]双层结构敷设声学覆盖层的吸声特性研究[J]. 张浩,刘碧龙,苏正涛.  振动与冲击. 2015(23)
[4]微穿孔板—蜂窝夹芯复合结构的隔声性能[J]. 杨军伟,蔡俊,邵骢.  噪声与振动控制. 2013(04)
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[6]一种含圆柱形谐振散射体的黏弹材料低频吸声机理研究[J]. 杨海滨,李岳,赵宏刚,温激鸿,温熙森.  物理学报. 2013(15)
[7]气垫隔声结构水中隔声性能分析[J]. 周涛,陈志坚.  噪声与振动控制. 2013(02)
[8]组合腔型吸声覆盖层的声学特性分析[J]. 陶猛,卓琳凯.  上海交通大学学报. 2013(03)
[9]静水压下声学覆盖层声阻抗研究[J]. 邹明松,吴文伟,余晓丽,廖彬彬.  舰船科学技术. 2013(03)
[10]含玻璃微球的黏弹性复合材料覆盖层的水下吸声性能分析[J]. 于利刚,李朝晖,王仁乾,马黎黎.  物理学报. 2013(06)



本文编号：3139738