湍流边界层激励下加筋平板振声响应特性研究

发布时间：2024-11-30 11:31

　　 船舶、汽车和飞机等高速运动时,其外壳受湍流边界层壁面脉动压力激励而产生的内场声辐射成为该类交通工具自噪声的重要成分。基于模态叠加法计算结构振动响应。采用湍流壁面脉动压力功率谱Corcos模型,计算了外侧气流或水流湍流边界层激励下简支平板振动及内场辐射声,计算值与解析解和试验值吻合良好,验证了算法的有效性。采用湍流壁面脉动压力功率谱改进型Corcos模型,研究了外侧水流湍流边界层激励下平板及板格的振声响应特性,结果表明:水流马赫数低,壁面脉动压力迁移波数大于平板结构弯曲波数,壁面脉动压力波数-频率谱的迁移脊对平板的激励作用可以忽略;横向或纵向加筋对板格振动速度自功率谱级基本无影响;减小板格宽度与长度之比,适当增大板格流向长度可使平板振动辐射声功率在2 000 Hz以上明显降低。

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【部分图文】：

图1 湍流边界层壁面脉动压力激励平板示意图

平板长Lx,宽Ly,平板面积A,弯曲刚度D,杨氏模量E,密度ρ,泊松比v,厚度h,面密度μ=ρh。湍流壁面脉动压力场可看作一种平稳随机过程,湍流壁面脉动压力激励之间具有相干性。湍流边界层壁面脉动压力激励平板振动的示意如图1所示,其中,s1=(xp,yp),s2=(x′p,y′p)....

图2 平板-声腔系统的能量关系图

采用统计能量法计算平板振动内噪声,避免高频时大量模态叠加的繁复运算。平板受湍流壁面脉动压力载荷激励,其正下方为内声场即声腔,平板-声腔系统的能量关系图如图2所示,平板与声腔两个子系统的功率平衡方程为图2中P为时间平均功率,W为时间平均能量。频率平均的平板振动辐射声功率为

图3 平板振动速度自功率谱计算值与参考值对比

案例1湍流边界层激励下平板中心点振动速度自功率谱本文计算值(灰色实线)与文献参考值(黑色虚线)的对比如图3所示。案例2湍流边界层激励下平板中心点振动加速度自功率谱本文计算值(灰色实线)与试验值(黑色实线)以及文献参考值(黑色虚线)的对比如图4所示,对结果分析如下:(1)波数域或物....

图4 平板振动加速度自功率谱计算值与参考值对比

(2)中高频,波数域或物理空间的模态叠加法对平板振动速度、加速度自功率谱的计算结果与解析解吻合较好;低频谷值吻合较差,原因可能是本文采用公式ωwl=ωmn/(1+2ρ/ρhkmn)只计及水的附加质量,而未考虑水中声压对结构的反作用。2.2湍流边界层激励下平板振....

本文编号：4012996