多模态吸声体的优化设计及其在腔体噪声控制中的应用

发布时间：2017-09-25 21:11

  本文关键词：多模态吸声体的优化设计及其在腔体噪声控制中的应用

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【摘要】：在船舶噪声控制中,由于船舱空间狭窄,导致实施减振降噪措施困难,减小低频噪声更难。在现有的噪声控制方法中,主动噪声控制(ANC)主要用来控制低频噪声,且占用空间小,但成本较高,技术也还不够成熟。被动噪声控制中,大部分吸声材料和阻尼材料能有效地控制中高频噪声,但当用于减小低频噪声时,因为要求的材料厚度较大而难以应用。为了经济简便地控制低频噪声,开发了长T型吸声体(TAR)。TAR由两根互相垂直的管子组成,其中一根很短的管子两端开口,另一根较长的管子两端封闭。TAR主要通过声共振进行吸声,具有较大的长细比,容易安装在结构表面或嵌入结构中,占用空间小。并且TAR的管道越长,控制的频率就越低,狭长的管道还能吸收更多的声能。另外TAR具有多模态特性,经过适当设计,能使用单个TAR控制多个频率的噪声,减少所需TAR个数,提高噪声控制工作效率。TAR的安装位置对其控制效果有很大影响,一般需要使用优化算法进行计算。在之前对TAR的研究中,都是用单目标优化分别计算控制各阶模态的TAR安装位置,但这并没有考虑控制不同模态的TAR之间的耦合,导致整体的控制效果与理想控制效果有一定差别。解决的方法是使用多目标优化,对所有TAR的安装位置进行全局优化。本文用理论与实验相结合的方法来研究TAR在腔体低频噪声控制中的优化设计问题,且就下列几项展开了深入、系统的研究:1)建立腔体与吸声体的声学耦合理论模型;2)通过基于遗传算法和爬山算法的单目标与多目标优化方案,探讨在单模态和多模态腔体噪声控制中吸声体的位置优化问题;3)创新性地开发“用一个TAR来控制两个不同频率噪声”的设计方法。实验结果表明,本文的理论模型、优化算法和设计方法是有效的,基于本文理论所设计的TAR能在低频噪声控制中展示出优异的性能。
【关键词】：噪声控制 多目标优化 多模态吸声体
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U661.44
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 主要符号表9-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 船舶噪声现状11-12
• 1.2 噪声控制方法12-14
• 1.3 亥姆霍兹共振器14-17
• 1.4 长T形吸声体17-19
• 1.5 本文研究目的19-21
• 第二章 吸声体理论模型21-27
• 2.1 HR理论模型21-22
• 2.2 TAR理论模型22-25
• 2.2.1 声线阻抗转移22-24
• 2.2.2 T型管24-25
• 2.3 本章小结25-27
• 第三章 腔体噪声控制27-48
• 3.1 腔体声场模型27-30
• 3.2 腔体与吸声体耦合模型30-39
• 3.2.1 多吸声体30-33
• 3.2.2 单吸声体33-36
• 3.2.3 耦合求解36-39
• 3.3 腔体噪声控制实验39-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第四章 单模态优化48-71
• 4.1 优化策略48-49
• 4.2 遗传算法49-59
• 4.2.1 算法简介49-50
• 4.2.2 算法原理50-57
• 4.2.3 模糊选择法57-58
• 4.2.4 计算流程58-59
• 4.3 爬山算法59-63
• 4.3.1 算法简介59-60
• 4.3.2 算法原理60-62
• 4.3.3 计算流程62-63
• 4.4 单模态优化实验63-70
• 4.4.1 遗传算法63-67
• 4.4.2 爬山算法67-70
• 4.5 本章小结70-71
• 第五章 多模态优化71-86
• 5.1 单目标优化71-74
• 5.2 多目标优化74-76
• 5.2.1 目标函数75-76
• 5.2.2 设置算法76
• 5.3 TAR多模态控制76-78
• 5.4 多模态优化实验78-85
• 5.4.1 多目标优化78-81
• 5.4.2 TAR多模态控制81-85
• 5.5 本章小结85-86
• 结论与展望86-88
• 参考文献88-96
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果96-97
• 致谢97-98
• 附件98

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本文编号：919586