中频声振耦合的波函数统计能量法
发布时间：2021-07-28 14:29
为了提高中频声振耦合的计算效率,提出了波函数-统计能量法的结构-声学耦合方法,该方法从波动理论的角度出发,将波函数法（WBM）和统计能量法（SEA）结合,通过在耦合面分别施加声压激励和速度边界条件,推导了耦合面参数理论计算公式。将该方法用到长方体声腔和钢板耦合的模型中,并对100～1000 Hz的计算结果进行了实验验证。WBM-SEA模型与参考FEM-SEA模型以及实验模型的频响曲线对比结果表明,WBM-SEA与FEM-SEA以及实验结果吻合很好,验证了混合WBM-SEA的有效性。通过收敛性分析发现混合WBM-SEA方法计算时间比混合FEM-SEA方法更少。从而可以得出结论:混合波函数-统计能量法方法对中频声振耦合预测是有效的,且比FEM-SEA更加高效。
【文章来源】：声学学报. 2020,45(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
图１统计性子系统响应??
ｉ?—，?（１５）??其中，Ｗ?Ｍｉ分别代表子系统的阻尼损耗因子和模??态重叠因子，将ｒｆｆ?ｆｌ：表达的巧和只，ｃ＆ｓ代入式（８：），??便可求得未知量見??２三维声腔－平板子系统声振耦合参数??与ＳＥＡ系统参数计算??声腔确定性子系统对平板统计性子峯统之间的??耦合参数的计算采用将声腔声压载荷施加到无??限平板上；平板统计性子系统与声腔确定性子系统??之间的耦合参数的计算采用在声腔耦合面増加??法向速度连续边界条件添加到波函数加权余量公式??中ｆ２１１。耦合理论模型如图２所示。??激励??声腔子系统??Ｋ?ＷＢＭ??）??Ｖ??耦合面??图２?ＷＢＭ－ＳＥＡ耦合理论模型??２．１声腔结构耦合参数（Ｃｓａ）计算?将声压表达式（１０）代入式（２０），可得：??假设板的边缘是统计边界，具有统计特性，板中??的直达场定义为对应具有相同确定性边界的板但是??不考虑统计边界的场，在这种情况下，就产生了一个??无限板，它被加载在声腔与平板的确定性界面上。因??此，我们可以将平板的位移响应，同时也足耦合面的??位移，写成无限板对声压和混响场载荷的响应：??ｑｆ?＝?ｆ?＋?（２０）??取＝乂巧吨气）：）（帅＇２?．?Ｗ十祕．化＋丑ｄ．ｉ丄ｖ－??ｒ?（２３）??将动刚度矩阵Ａｉｉｒ定义为于是在??式（２Ｓ）两边同时左乘并整理得到：??＼＾－Ｄｄｉｔ?Ｊ?Ｇ?（ｄ（ｒｊｒＰ＾?ｊ?ｗ?＋?Ｄ＾ｑｆ??Ｄｄｉｔ?ｙ＂?Ｇ?＾（ｒ）ｄｒ?十?ｙｗ，??（２４）??式中，切兩为格林函数，ｒ／为耦合面上貞的位豐矢?＋?Ａｕ冲＝／十／ｒｅｖ．?（＿：??＇蠢ｆ?■Ｈｄｕ；为传导矩阵，定义为：??
７８２??声?学学报??２０２０?年??１００?２００?３００?４００?５００?６００?７００?８００?９００?１０００??激率＿??國４?板速度■剩曲钱??９５??个节点在耦合面与平板耦合ｓ图４展示了分别采用??ＷＢＭ－Ｓ麻和ＦＢＭ－ＳＳＡ两种方法所获得的平板系??统速度响应％分析频率为１〇〇？１〇〇〇?Ｈｚ。从图中可??以看Ｈｈ在２８０？．４＃〇?Ｉｆｅ频率区苘内ＷＢＭ－ＳＥＡ?？??ＦＥＭ－ＳＥＡ之苘出现了一些频率偏移，除此之外在其??它频率ＷＢＭ－ＳＥＡ与ＦＥＭ－ＳＥＡ耦合较好。图５展??示了?１００？１０００?Ｈｚ频率段内响应点ｉ？的声压幅值??响应曲线，红色线条表示波函数－统计能量法计算结??果，蓝色线条表示有限元－统计能Ｍ法计算结果．从??图中可以看出，在整个ｉｆ算频率段内，二者的趋势完??－全一致，但足在某些频率点上的声压幅值存在误差，??在２３０故ｆｆｉＯ?Ｈｚ段和６獨抱左右，出现了稍微频率??上的飘忽，除此之外，在其它频率段结果吻合辑好。??为了比较３种方法的精度与计箅效率，分析了??在２００?Ｈｚ时计算肀板速度各模型的响应收敛性．相??对速度误差定义为０３１：??？?－?？樣??￡?＝?Ｊ??＾ｒｅｆ??式中，矽表示用ＷＢＭ－ＳＥＡ和ＦＥＭ－ＳＥＡ计算的结??果，叫ｅｆ表示参考速度，即用精细有限元－统计能量??法计算的速度响应。混合ＷＢＭ－ＳＥＡ、ＦＥＭ－ＳＥＡ采??用Ｍａｔｌａｂ编程计算，图６表示相对误差和ＣＰＵ运??行时间的变化曲线。从图中可看出，在同一精度下，??１〇－２??．＿＿????■￣一．．．Ｉ」?■￣￣■■?一?…」??１０°?
【参考文献】：
期刊论文
[1]混合FE-WBM的声学预测方法[J]. 张志飞,梁涛,徐中明,夏小均,陶能发. 汽车工程. 2018(03)
[2]大型二维稳态声场问题的一种预测方法[J]. 黄飞,何锃,彭伟才. 动力学与控制学报. 2007(01)
[3]Statistical energy analysis of similarly coupled systems[J]. ZHANG Jian (School of Mechanical Eng., Shandong University of Technology Zibo 255012). Chinese Journal of Acoustics. 2002(02)
[4]保守和非保守平板－边框耦合系统的SEA参数识别[J]. 宋雷鸣,周升锋,张建,顾崇衔. 声学学报. 1995(05)
[5]Statistical energy analysis of rotating cylindrical shell’s cutting noise[J]. C.H.KU. Chinese Journal of Acoustics. 1991(01)
硕士论文
[1]波函数法在结构—声学耦合中的应用[D]. 陶能发.重庆大学 2017
[2]基于SEA和FE-SEA方法的浮筏隔振性能研究[D]. 臧晓斌.华中科技大学 2015
[3]基于统计能量法的潜射导弹振动噪声分析研究[D]. 孙树森.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：3308087
【文章来源】：声学学报. 2020,45(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
图１统计性子系统响应??
ｉ?—，?（１５）??其中，Ｗ?Ｍｉ分别代表子系统的阻尼损耗因子和模??态重叠因子，将ｒｆｆ?ｆｌ：表达的巧和只，ｃ＆ｓ代入式（８：），??便可求得未知量見??２三维声腔－平板子系统声振耦合参数??与ＳＥＡ系统参数计算??声腔确定性子系统对平板统计性子峯统之间的??耦合参数的计算采用将声腔声压载荷施加到无??限平板上；平板统计性子系统与声腔确定性子系统??之间的耦合参数的计算采用在声腔耦合面増加??法向速度连续边界条件添加到波函数加权余量公式??中ｆ２１１。耦合理论模型如图２所示。??激励??声腔子系统??Ｋ?ＷＢＭ??）??Ｖ??耦合面??图２?ＷＢＭ－ＳＥＡ耦合理论模型??２．１声腔结构耦合参数（Ｃｓａ）计算?将声压表达式（１０）代入式（２０），可得：??假设板的边缘是统计边界，具有统计特性，板中??的直达场定义为对应具有相同确定性边界的板但是??不考虑统计边界的场，在这种情况下，就产生了一个??无限板，它被加载在声腔与平板的确定性界面上。因??此，我们可以将平板的位移响应，同时也足耦合面的??位移，写成无限板对声压和混响场载荷的响应：??ｑｆ?＝?ｆ?＋?（２０）??取＝乂巧吨气）：）（帅＇２?．?Ｗ十祕．化＋丑ｄ．ｉ丄ｖ－??ｒ?（２３）??将动刚度矩阵Ａｉｉｒ定义为于是在??式（２Ｓ）两边同时左乘并整理得到：??＼＾－Ｄｄｉｔ?Ｊ?Ｇ?（ｄ（ｒｊｒＰ＾?ｊ?ｗ?＋?Ｄ＾ｑｆ??Ｄｄｉｔ?ｙ＂?Ｇ?＾（ｒ）ｄｒ?十?ｙｗ，??（２４）??式中，切兩为格林函数，ｒ／为耦合面上貞的位豐矢?＋?Ａｕ冲＝／十／ｒｅｖ．?（＿：??＇蠢ｆ?■Ｈｄｕ；为传导矩阵，定义为：??
７８２??声?学学报??２０２０?年??１００?２００?３００?４００?５００?６００?７００?８００?９００?１０００??激率＿??國４?板速度■剩曲钱??９５??个节点在耦合面与平板耦合ｓ图４展示了分别采用??ＷＢＭ－Ｓ麻和ＦＢＭ－ＳＳＡ两种方法所获得的平板系??统速度响应％分析频率为１〇〇？１〇〇〇?Ｈｚ。从图中可??以看Ｈｈ在２８０？．４＃〇?Ｉｆｅ频率区苘内ＷＢＭ－ＳＥＡ?？??ＦＥＭ－ＳＥＡ之苘出现了一些频率偏移，除此之外在其??它频率ＷＢＭ－ＳＥＡ与ＦＥＭ－ＳＥＡ耦合较好。图５展??示了?１００？１０００?Ｈｚ频率段内响应点ｉ？的声压幅值??响应曲线，红色线条表示波函数－统计能量法计算结??果，蓝色线条表示有限元－统计能Ｍ法计算结果．从??图中可以看出，在整个ｉｆ算频率段内，二者的趋势完??－全一致，但足在某些频率点上的声压幅值存在误差，??在２３０故ｆｆｉＯ?Ｈｚ段和６獨抱左右，出现了稍微频率??上的飘忽，除此之外，在其它频率段结果吻合辑好。??为了比较３种方法的精度与计箅效率，分析了??在２００?Ｈｚ时计算肀板速度各模型的响应收敛性．相??对速度误差定义为０３１：??？?－?？樣??￡?＝?Ｊ??＾ｒｅｆ??式中，矽表示用ＷＢＭ－ＳＥＡ和ＦＥＭ－ＳＥＡ计算的结??果，叫ｅｆ表示参考速度，即用精细有限元－统计能量??法计算的速度响应。混合ＷＢＭ－ＳＥＡ、ＦＥＭ－ＳＥＡ采??用Ｍａｔｌａｂ编程计算，图６表示相对误差和ＣＰＵ运??行时间的变化曲线。从图中可看出，在同一精度下，??１〇－２??．＿＿????■￣一．．．Ｉ」?■￣￣■■?一?…」??１０°?
【参考文献】：
期刊论文
[1]混合FE-WBM的声学预测方法[J]. 张志飞,梁涛,徐中明,夏小均,陶能发. 汽车工程. 2018(03)
[2]大型二维稳态声场问题的一种预测方法[J]. 黄飞,何锃,彭伟才. 动力学与控制学报. 2007(01)
[3]Statistical energy analysis of similarly coupled systems[J]. ZHANG Jian (School of Mechanical Eng., Shandong University of Technology Zibo 255012). Chinese Journal of Acoustics. 2002(02)
[4]保守和非保守平板－边框耦合系统的SEA参数识别[J]. 宋雷鸣,周升锋,张建,顾崇衔. 声学学报. 1995(05)
[5]Statistical energy analysis of rotating cylindrical shell’s cutting noise[J]. C.H.KU. Chinese Journal of Acoustics. 1991(01)
硕士论文
[1]波函数法在结构—声学耦合中的应用[D]. 陶能发.重庆大学 2017
[2]基于SEA和FE-SEA方法的浮筏隔振性能研究[D]. 臧晓斌.华中科技大学 2015
[3]基于统计能量法的潜射导弹振动噪声分析研究[D]. 孙树森.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：3308087
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wulilw/3308087.html
