声固耦合系统数值计算方法的研究与应用

机械设备的振动噪声控制至关重要,声固耦合问题是机械振动噪声分析领域常见的多物理场耦合问题.对声固耦合分析方法进行研究,为声固耦合分析提供一定的理论依据.声固耦合问题可分为强耦合与弱耦合两类,声固耦合方法可根据耦合程度计算公式或工程经验选择;基于结构有限元法与声学边界元法研究了2种耦合方法的耦合方程与耦合流程,采用主流的振动噪声分析软件对具体声固耦合实例进行分析,得到模型在2种不同耦合方法下计算的模型和场点的频率响应结果.2种耦合方式的计算结果在整个曲线走势与出现峰值的频率方面基本一致.在高频区域,弱耦合方法由于忽略了空气对结构振动的阻尼作用,计算结果的数值较大.对于薄壁结构,空气对结构的影响较大,应采用强耦合;对于质量或厚度较大的物体,可采用弱耦合.结果论证了声固耦合方法的选择依据,总结了声固耦合方法的应用范围.

矩形域声—固耦合系统的分析方法

运用特征值与模态展开法相结合的方法,研究双向耦合结构-声场系统;分析声学和结构耦合响应;讨论结构驱动点阻抗与声介质特性阻抗比率和声—固耦合引起声波共振频率的变化之间的关系,提出了以声-固耦合引起声波共振频率的变化作为判据,判断何时采用双向耦合分析方法。

声-固耦合系统高频局部能量响应的FEM-SmEdA分析

针对高频激励下声-固耦合系统的局部能量响应预示问题,采用有限元(FEM)和统计模态能量分布分析(SmEdA)相结合的方法预示复杂声-固耦合系统局部能量响应.首先,以平板/声腔耦合系统为研究对象,验证FEM-SmEdA方法的准确性;随后,为了验证该方法的适用性,分别将该方法应用于湍流边界层(TBL)激励下平板/声腔耦合系统局部响应预示及加筋舱段/声腔耦合系统局部响应预示.利用双模态方程法(DMF)对基于FEM-SmEdA法的TBL激励作用下结构局部响应预示结果进行验证,基于FEM-SmEdA方法揭示TBL激励作用下舱段结构和声腔的能量分布随频率的变化规律,并研究加筋对声-固耦合系统能量分布的影响.结果表明:FEM-SmEdA 方法能够准确地预示高频环境下声-固耦合系统的局部能量响应;该方法适用于TBL激励下结构局部响应预示;随着分析频率的升高,舱段和声腔的能量分布更加均匀;加筋后结构的能量分布更加均匀,加筋对声腔能量响应的抑制更加明显.

板结构-声场耦合分析的FE-LSPIM/FE-LSPIM法

为提高板结构-声场耦合分析的计算精度,将有限元-最小二乘点插值法(Finite Element-Least Square Point Interpolation Method,FE-LSPIM)推广到板结构-声场耦合问题的分析中,提出了板结构-声场耦合问题分析的FELSPIM/FE-LSPIM方法,推导了FE-LSPIM/FE-LSPIM分析板结构-声场耦合问题的计算公式。FE-LSPIM/FE-LSPIM方法应用有限元单元形函数和最小二乘点插值法进行局部逼近,继承了有限元法的单元兼容性和最小二乘插值法的二次多项式完备性,提高了计算精度。以一六面体声场-结构耦合模型为研究对象进行分析,结果表明,与板结构-声场耦合问题分析的FEM/FEM和光滑有限元/有限元(Smoothed Finite Element Method/Finite Element Method,SFEM/FEM)相比,FELSPIM/FE-LSPIM在分析板结构-声场耦合问题时具有更高的精度。

轿车车室内噪声的仿真分析

本文利用MSC.Patran建立某轿车车室的声固耦合模型,并利用MSC.Nastran对它进行模态分析,最后分析了声固耦合系统的声学瞬态响应和频率响应。