切向流作用下含机械阻抗的声衬建模及分析

为提高声衬低频吸声能力,在声衬中引入机械阻抗结构,建立系统声阻抗模型并开展分析。首先,基于声传播方程,结合传递矩阵法建立均匀管道声传播模型。通过引入穿孔板及机械阻抗声学协调条件,进一步得到切向流作用下含机械阻抗的声衬阻抗模型。通过与现有文献及有限元法进行对比来验证给出方法的可靠性。对含机械阻抗的双自由度声衬开展数值分析,其结果表明,引入机械阻抗能显著提升声衬的低频吸声性能,声衬整体吸声量随流动马赫数的增大而先增大后减小,且较小的机械阻抗质量能够获取更好的低频吸声效果,低频吸声峰值频率随机械阻抗固有频率的增大而增大,峰值高度随机械阻抗阻尼的增大而减小。

汽车密封性能与整车集成性能的关系研究

汽车密封性能是考察汽车整车在动态和静态两种状态下,防御外部环境污染物入侵的一项重要指标。其性能不仅包括整车内外泄漏路径上的密封性,还包括发动机舱和底盘各子系统的密封性能。国内外的各汽车研发机构研究提高汽车整车密封性能,逐渐成为定义汽车整体性能的一项重要指标,也是汽车工业领域研究的趋势。文中通过对汽车密封性能与整车集成性能的关系研究,对提高整车集成性能,尤其对NVH(Noise、Vibration、Harshness,噪声、振动与声振粗糙度)改善方面起到重要作用,对提高汽车的驾驶舒适度有很大的帮助。

基于可调频亥姆霍兹共振器的封闭空间噪声自适应半主动控制

针对实际中声场激励频率可能发生变化的情况,研究采用自适应频率可调的亥姆霍兹共振器吸声器来跟踪激扰频率从而控制封闭空间噪声。建立了封闭声腔与亥姆霍兹共振器耦合的频域模型与时域控制模型,并给出了三种频率调谐控制算法,即亥姆霍兹共振器开口处声压幅值最小和内部声压幅值最大,以及判断内部声压幅值和开口处声压幅值的点积值趋零(点积值法)。理论分析和数值计算结果表明点积值法调频效果明显优于其它两种算法。采用并设计一种颈部面积可调的可调频亥姆霍兹共振器,利用点积值调频算法进行了单频和带宽信号激励下封闭空间噪声控制仿真和单频激励下实验研究,结果表明:点积值调频算法具有较好的频率调节性能和调节精度,并取得了理想的噪声控制效果,验证了理论模型正确性及调频算法的有效性。

腔壁弹性对充水亥姆霍兹共振器声学特性的影响：圆柱形腔等效集中参数模型

研究了充水亥姆霍兹共振器的弹性壁对其声学特性的影响。建立了考虑壁面弹性的圆柱形共振器的等效集中参数理论模型,并在静水管路上进行了实验验证。从共振器的共振频率、激励声压与腔内声压的传递函数以及共振器的传递损失等方面阐述了弹性壁的影响,并对刚性壁假设和弹性壁结果进行了比较。理论和实验都证明了腔壁弹性对亥姆霍兹共振器的声学特性有很大的影响。

简支矩形板模态辐射抗的一种快速计算方法分析

在模态辐射阻快速计算方法的基础上,进一步推导出简支矩形板模态辐射抗快速计算方法的相关计算公式,给出了相应的计算步骤,并与传统模态辐射阻抗的数值计算方法进行了详细的对比研究。与以往的二重积分方法相比,该方法为一重数值积分,因而其计算速度远高于以往方法。而且,与以往方法不同,该方法的计算速度不随模态数的增加而迅速减小。该方法可在结构与重流体的声振耦合问题上得到广泛的应用。

圆柱形分层五模材料声学隐身衣的理论与数值分析

声学隐身衣物性参数分布的连续性对制备造成了很大困难,需要采用分层的方法进行近似.研究分层对隐身衣性能的影响具有重要意义.本文首先推导了圆柱形分层声学隐身衣散射声压场的理论解,然后通过数值算例验证了理论推导的正确性,最后针对层数、层厚分布对隐身衣性能的影响进行了计算研究.结果表明,选取恰当的层数和层厚分布可在不增加制备难度的同时改善隐身衣性能.

阻尼处理多向加筋板的振动响应及声辐射

针对三种加强筋且横向加强筋为大小两种不同结构的典型加筋船板,考虑船板的弯曲振动,并计及船板内侧敷设粘弹性阻尼材料的阻尼处理和船板外侧重流体作用力,借助无限大板理论和经典波动法,建立了解析数学模型,导出了加筋船板在宽频单位力作用下的振动响应和远场水声辐射计算方法。通过典型实例的数值计算,讨论了小筋、阻尼等主要设计参数对辐射效果的影响。本文的研究成果对水声学工程设计有一定的指导价值。

基于分布式体积速度传感的结构声辐射有源控制实验研究

以简支矩形薄板为研究对象,首先在波数域内对结构振动体积速度与辐射声功率的关系进行分析,推导出反映结构模态对体积速度贡献规律的数学表达式。在此基础上,结合PVDF(Polyvinylidene Fluoride)压电薄膜的电荷输出方程,利用三角函数的正交性,给出一种方法来设计体积速度传感器,并针对具体模型进行了结构体积速度测量实验。结果表明,所设计的分布式体积速度传感器具有较好的传感精度。在此基础上,利用所设计的传感器进行了结构声辐射有源控制实验研究,分别针对单频和带宽信号激励情况下的有源控制实验取得了满意的控制效果,从而验证了本文PVDF体积速度传感器设计方法的正确性以及通过PVDF膜传感结构声辐射并作为误差传感器进行有源控制的有效性。

结构振动声辐射的H^∞控制实验研究

基于 Ｈ∞控制理论，建立了结构振动声辐射反馈力控制模型，将反馈控制器设计问题转化为标准 Ｈ∞控制问题求解。建立了一套以 ＴＭＳ３２０Ｃ３０数字信号处理芯片为核心的封闭空间弹性壁振动声辐射Ｈ∞控制实验系统。实验取得了在指定频带上噪声最大下降 ７ ｄＢ的良好效果。ＰＡＣＳ数： ４３．２０， ４３．４０， ４３．

基于声辐射模态的有源结构声传入及其辐射控制

从辐射模态的概念和角度研究利用结构误差传感方法对弹性封闭空间结构声辐射进行传感和有源控制。首先分析了辐射模态的数学和物理意义并揭示了辐射模态与声腔模态之间的内在耦合关系。通过声辐射模态建立了弹性封闭空间结构声辐射传感和有源控制模型,并提出了通过传感器阵列测量结构表面有限点的振速分布和设计特定的辐射模态空间滤波器来获得控制所需的误差信号。在此基础上对封闭空间结构声辐射有源控制和误差传感策略进行了深入的理论和数值仿真分析,重点讨论了传感器的数量和布放对辐射模态传感及其有源控制效果的影响。结果表明:辐射模态与声腔模态的耦合具有严格的选择性,各阶辐射模态的形状和与相耦合的主导声模态在耦合面上的形状非常相似;利用结构传感技术传感封闭空间的辐射模态时测点不足或空间采样不足将可能产生较严重的模态泄漏问题,使得不希望的结构模态泄露进所测的辐射模态当中来。在低频范围内,一般只需传感并最小化前三阶有效辐射模态声势能,在更低频和空间声模态频率附近,只需最小化前一阶最有效辐射模态声势能,便能和总声势能最小化策略控制效果基本一样。

声辐射模态和球谐波函数在球源声场重建中的比较

声辐射模态和球谐波函数在球源声场重建中均有应用,两者具有很多相似性,都具有相同的多极子辐射模式和"群组"分布特性。有观点认为球形声源的声辐射模态向量即为球谐波函数,但两者的内在关系一直缺乏有效的证明。为分析两种基函数的相似性及在球源声场重建领域的差异,在理论上建立了两者的内在联系,在应用上比较研究了基于两种基函数的声场重建方法的有效性和可靠性。数值算例结果表明,在中高频段时基于两种函数的声场重建效果相当,但在低频段尤其是存在干扰源的非自由场条件下的声场重建应用中,基于声辐射模态的声场重建方法能得到更高的重建精度。可见,声辐射模态具有较为明显的声场重建优越性,这为利用声辐射模态和球谐波函数进行球源声场重建提供了理论参考。

薄板低频声辐射效率的研究

由声辐射效率的模态分析方法，对一矩形简支薄板，利用有限元分析得到模态参数和振型，获得了其在低频（０～２００Ｈｚ）范围内各阶模态的辐射效率，并在单点简谐激励的条件下，通过对结构辐射效率表达式的计算分析，提出了一种低频结构辐射效率的近似计算方法．同时还比较了激励位置对结构辐射效率的影响．

某非承载式SUV车内噪声问题的分析

车内低频轰鸣声严重影响整车的乘坐舒适性。为此对某非承载式SUV车加速工况下1 700 r/min附近出现的轰鸣声问题进行排查研究,通过阶次分析、传动系扭振分析、传递函数分析和空腔模态分析技术分析发现引起1 700r/min附近车内噪声的原因是发动机二阶扭矩波动引起的传动系扭振经过后桥传递到车内放大后,与车内空腔模态产生耦合,从而产生较大的轰鸣声。通过采取加装扭转减振器的措施,有效抑制传动系扭振,试验结果表明车内轰鸣声得到明显改善,整体降低7.5 d B(A)左右,主观评价可接受。对低频轰鸣声问题的排查和解决有一定参考作用。

板厚对无障薄板声辐射特性影响的分析

分析无障薄板的声辐射特性时通常忽略板厚对格林函数的影响而采用双层势计算.本文考虑板厚引起的声辐射阻抗,采用混合势计算结构表面声压与振速,并分析板厚对声辐射参数的影响。根据交界相容性条件,采用边界积分方程分别表示平板上下表面的声压和振速,并合并同类项.进一步将结构的动力方程代入混合势形式的振速方程中,离散声压差值和板的位移为振动模态叠加的形式,获得二重积分形式的声辐射阻抗,从而求解振动模态系数,确定声辐射特性参数.以水下简支矩形板为例计算对比了声辐射参数,并讨论了其对板厚的敏感性。结果表明:板厚引起的声辐射阻抗对声辐射参数的大小影响较小,但随着频率的增加致使共振频率发生较大偏移;在相同阶数的共振频率范围内,板厚度越大,采用双层势计算的误差越大。

裂纹及水介质对薄圆板振动辐射声场特性的影响

在有限元模态分析的基础上,提取了含人工裂纹的薄板各单元的相关参数,并将瑞利积分离散化,进而计算了裂纹薄板辐射声场的轴向声压分布和r=0．5 m球面上声场分布。结果表明,径向裂纹不仅使模态裂解为关于裂纹的对称模态和反对称模态,而且使声场分布有显著的变化。方法的有效性通过完整圆板辐射声场来验证。该方法可用于求解任意形状穿透裂纹薄板辐射声场的计算。还提出了一种简便计算置于无限大障板上的裂纹薄板水中振动频率以及辐射效率的计算方法。在假定薄板作小振幅振动、水中模态挠度近似为真空模态挠度的条件下,利用瑞利积分得到了因流体压而引起的附加质量密度。进而应用瑞利方法得到了薄板水中振动频率与真空中振动频率、无量纲附加虚质量增量之间的关系。在真空中模态的有限元方法分析数据以及采用适当方法处理奇点积分的基础上,应用离散积分计算了无量纲附加虚质量增量的值。从真空中模态特征频率出发用迭代法直到水中频率收敛为止而得到水中薄板的特征频率,进而计算了薄板的模态辐射效率。方法的有效性通过薄板的无量纲附加虚质量增量与Kwak的结果对比的一致性来验证。

自由场结构体声辐射研究

结构体振动与其辐射的噪声之间存在着一种定量关系．本文从自由场结构体声辐射的理论公式──自由场Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ积分方程入手，然后采用边界元法（ＢＥＭ）离散积分方程，通过任意形状结构体表面弹性振动的速度场，来计算其向外辐射的声场，从而达到有效地预测其声场特性的目的．

加肋旋转壳结构噪声声辐射水弹性研究

本文将修正的Helmholtz边界积分方程和结构有限元相结合,建立一种求解结构声辐射及物面动响应(包括物面法向速度和压力分布)的矩阵分析方法。对奇异积分采用级数展开并直接求其近似值的解析法。整个算法编制了计算程序。数值结果与试验结果两者吻合良好。应用此程序计算分析了加肋旋转壳(内有基座等结构)在多点简谐激振力作用下,不同结构阻尼比以及在基座面板减振器下方有无肘板等情况下壳体表面动响应及远场声压,得到了一些工程上有实用价值的结果。

汽车车门密封性能控制与风噪声改善

汽车车门密封性能是整车风噪声水平的重要影响因素,分析汽车车门主要部件密封机理,提出相应泄漏控制方法;结合某款SUV车型后侧窗风噪"泄漏声"问题,通过车门密封优化,消除异常风噪声,主观评价及客观测试均达到改善目标。

边界元法计算已知振速封闭面的声辐射

采用边界元法求解封闭面在无限域声媒质中的辐射声场具有内存小、计算精度高、速度快等优点。但需处理被积函数在边界面上的奇异积分及表面Helmholtz方程在特征频率下无唯一解的问题。本文提出把内部Helmholtz方程与它关于内点坐标取导后的式子构成补充方程式,经与表面Helmholtz方程相结合,可求解任意频率下的声辐射问题;而在奇点附近区域,则提出用极坐标变换消除积分的奇异性。文中以轴对称形封闭面为例,计算了具有已知表面振速分布下的辐射声场。

水下复杂壳体结构在多源激励下的振动及声辐射特性研究

为了综合评估水下复杂壳体结构在多源激励下的振动与声辐射特性,专门设计了一个多舱段复杂壳体模型,分别进行了单台设备激励、多台设备激励的壳体振动与声辐射试验。试验结果表明,多源激励下的结构响应和辐射声场可以近似为单源激励下结构响应和辐射声场的非相干叠加。通过对激励源与结构响应、辐射声场之间传递关系的理论分析,讨论了以单源激励响应非相干叠加合成得到多源激励响应的合理性和误差。研究结果对复杂壳体结构在实际激励下的振动与噪声预报具有重要价值。