封闭弹性长方体与柱状体连接结构的辐射声场分析

建立了以机械方式连接的封闭弹性长方体与弹性圆柱体的外辐射声场模型。通过在弹性板和壳的四周以及两弹性结构连接点之间施加假想的弹簧系统模拟不同的边界条件和连接条件,利用汉密尔顿函数和瑞利-李兹方法,推导出了腔体外辐射声场的解析解。该模型充分考虑了弹性结构之间的振动耦合以及弹性结构与腔体内声场之间的耦合。通过算例表明,弹性结构的辐射声场主要由其中的直接受力件的辐射声场所决定;弹性结构连接点处线弹簧的刚度变化对辐射声场的影响较旋转弹簧大。同时,运用有限元法计算两个腔体内的声模态和弹性结构的振动模态,及其耦合系数,结合边界元法计算出腔体外的声压响应,并将此数值仿真结果与前面导出的解析结果进行比较,验证理论推导的正确性。     

利用FEM/IBEM计算流体介质中的壳体的结构声耦合问题

利用有限元和间接边界元的声振耦合方程同时计算结构表面的振动和相应的辐射声场，将结构的物理坐标转化成模态基本量来表示，对完全耦合的结构动力学方程及声场方程进行解耦，对浸汉于两种流体介质中的椭圆球壳体的数值计算结果表明，流体介质改变了结构的共振特性及声辐射特性。本文的数值方法可用于任意复杂结构在流体介质中的振动和声分析。     

用边界元法计算有反射面的结构体声辐射

本文在采用边界元方法计算无限域中任意形状结构声辐射的基础上,通过重新推导适用于半无限域问题的Ｇｒｅｅｎ函数,对存在反射面时结构的声辐射情况进行了研究并编制了相应的计算机程序;在此基础上,对放置在刚性反射面上的均匀脉动球的辐射声场进行了计算,与相应的解析解进行了比较并对计算误差作了分析。     

随机振动结构声辐射的统计边界点法分析

文章利用作者提出的统计边界点法,对随机振动结构声辐射的计算进行了研究。文中详细地介绍了统计边界点法,并以随机振动球为例,计算了其在表面振速功率谱密度函数分布已知情况下的随机声场,并与解析解以及统计边界元法的计算结果进行了比较。结果表明：该方法与统计边界元法相比,在边界剖分相同的情况下,能够在相当宽的振动频率范围内,给出更加满意的计算结果。     

夹层边界上布置主动声学边界的有源隔声双层板结构EI北大核心CSCD

在双层板结构中夹层声场边界上布置平面声源作为主动声学边界,构成有源隔声双层板结构,提出基于主动声学边界方法的有源隔声双层板结构。在双层板结构中夹层边界上布置四边简支板,用来代替主动声学边界,控制力作用到该简支板上,采用声弹性理论建立了有源隔声双层板结构的计算模型,分别以辐射声功率最小和夹层声功率最小作为控制目标来优化控制力,计算分析控制前后夹层结构的传声损失以及各子系统的响应,并研究了主动声边界尺寸大小对系统隔声性能的影响。计算结果表明:主动声边界控制策略可以有效提高双层板结构的隔声性能,且以辐射声功率最小为控制目标要优于以夹层声场的声功率最小为控制目标;控制后,主动声边界对入射板振动响应几乎没有影响,辐射面板的振动动能和夹层声场的声功率均被有效地抑制;不同尺寸主动声边界都提高了夹层结构的隔声性能;对于低频率段,不同尺寸主动声边界对夹层结构的隔声性能提高的程度相同;对于其他频率段,主动声边界对传声损失和各子系统响应的影响并没有一定的规律,可以对主动声边界的尺寸进行优化设计,达到提高特定频段隔声性能的目的。     

夹层边界上布置主动声学边界的有源隔声双层板结构

在双层板结构中夹层声场边界上布置平面声源作为主动声学边界,构成有源隔声双层板结构,提出基于主动声学边界方法的有源隔声双层板结构。在双层板结构中夹层边界上布置四边简支板,用来代替主动声学边界,控制力作用到该简支板上,采用声弹性理论建立了有源隔声双层板结构的计算模型,分别以辐射声功率最小和夹层声功率最小作为控制目标来优化控制力,计算分析控制前后夹层结构的传声损失以及各子系统的响应,并研究了主动声边界尺寸大小对系统隔声性能的影响。计算结果表明:主动声边界控制策略可以有效提高双层板结构的隔声性能,且以辐射声功率最小为控制目标要优于以夹层声场的声功率最小为控制目标;控制后,主动声边界对入射板振动响应几乎没有影响,辐射面板的振动动能和夹层声场的声功率均被有效地抑制;不同尺寸主动声边界都提高了夹层结构的隔声性能;对于低频率段,不同尺寸主动声边界对夹层结构的隔声性能提高的程度相同;对于其他频率段,主动声边界对传声损失和各子系统响应的影响并没有一定的规律,可以对主动声边界的尺寸进行优化设计,达到提高特定频段隔声性能的目的。     

利用边界元法中的全特解场方法计算结构振动声辐射

本文通过利用边界元法中的全特解场方法，对结构振动声辐射的计算进行了研究，并以脉动球为算例，将计算结果与解析解进行比较，结果表明：该方法与一般边界元法相比，在边界剖分相同的情况下，能够在相当宽的振动范围内，给出满意的计算结果。     

结构声辐射计算的边界无网格法

研究函数有限维逼近插值形函数的一般要求,介绍采用移动最小二乘构建无网格插值形函数的方法与步骤;通过配点法将Kirchhoff-Helmholtz边界积分方程离散为受边界条件约束的线性方程组;最后通过分块矩阵法求解约束方程组,得到离散后的声辐射传输模型数值表达式。在计算实例中,分别用边界无网格法和边界元法建立声辐射传输模型进行声场计算,计算声场值与解析值相对比的结果表明,由于边界无网格法插值形函数根据求解情况自行构建,因此更灵活,具有更高的插值和计算精度。     

基于声振耦合理论的压电智能板结构声辐射主动控制研究

对结构声辐射压电控制的压电片布置问题进行深入的理论和数值分析.首先基于声振耦合理论,对低频段声辐射板的压电传感器和作动器的布置做定性的分析,给出声辐射功率与结构模态比和模态积之间的关系式.其次基于有限元/边界元数值计算方法,对所提出的压电片布置方案进行辐射声场控制的定量计算,并和其它布置方法进行控制结果比较.通过计算比较可以看出,提出的压电片布置方案在低频段所得到的多阶模态控制效果,明显优于基于振动模态应变贴片理论方法所得到的控制效果,得出若干结论供参考.     

阻力矩阵法计算斜波入射下平板的声辐射

利用声辐射阻力矩阵和振动面上的速度矢量预报了结构声辐射的总功率.振动面等效为有限个活塞振动单元.通过计算,得到了嵌在无限大障板中简支板模型在斜波入射作用下的声辐射功率和辐射效率.利用阻力矩阵法,不仅避免了声场的计算,而且能达到经典法所能达到的精度.这样,在辐射计算经典方法所需的辐射声场难以测量的情况下,阻力矩阵法尤为有用.     

体积源边界点法及其在声辐射计算中的应用

利用作者提出的体积源边界点法，对结构振动声辐射的计算问题进行了研究。给出了该法在全频率范围内存在唯一解的数学证明；通过诸多不同边界曲面和不同边界量分布的声辐射算例，从计算精度、计算稳定性、对振动体任意表面几何形状的适应性以及克服解的非唯一性等方面，对该方法的有效性进行了检验。     

计算随机振动结构声辐射的统计体积源边界点法

机器的机械振动在单频范围内大多是具有明显随机性的随机过程,单纯通过有限元、边界元等传统的数值方法不能计算这类具有随机边界条件的结构声辐射问题。本文提出将体积源边界点法和统计方法相结合的统计体积源边界点法,导出了求解随机振动物体辐射声场的计算公式。通过求解随机声算例的计算,表明本文所提出的方法是有效的。     

结构振动辐射声场的预估——边界积分方程中奇异积分的间接处理

本文讨论了利用边界积分方程和边界元技术计算结构的稳态外辐射声场的方法,同时,对边界元方法所固有的奇异数值积分提出了一种简单方便的间接处理方法。计算实例证明所编计算程序和奇异积分处理方法是成功的。利用该程序在已知结构表面振速分布的条件下,可以求出该结构在自由声场中的声功率、表面辐射效率以及声场中任意点的声压值和相位。对一个实际钢质空心封闭圆筒作了计算与实测的比较,结果显示了该方法可应用于实际结构或机器的前景。     

振动板辐射噪声的结构主动控制

以平板为例，在时域里建立结构一声辐射模型，采用时域瑞利积分构造辐射算子，给出时域声辐射模态的计算公式；研究表明这些辐射模态能独立的辐射声功率，因此可实现对某一阶辐射模态进行单独控制而不影响其它各阶；并且时域辐射模态的一个重要特点是振动结构辐射的声功率主要由第一阶辐射模态的声功率所决定，在此基础上运用状态空间法进行平板结构辐射噪声的结构主动控制研究，并通过数值计算对控制效果进行了验证。     

Modal vibrations of an infinite cylinder in an acoustic halfspace

Acoustic radiation from an infinite cylindrical surface vibrating with an arbitrary, time-harmonic surface velocity distribution while positioned near the rigid/compliant boundary of a semi-infinite ideal compressible fluid medium is determined in an exact fashion using the classical method of separation of variables. The formulation utilizes the appropriate wave-field expansions and the method of images along with the pertinent translational addition theorem to develop a closed-form solution in form of infinite series. The analytical results are illustrated with numerical examples in which the cylindrical source, vibrating in the monopole and dipole-like modes, is positioned near the rigid/compliant boundary of a water-filled acoustic halfspace. Subsequently, the basic acoustic field quantities such as the modal acoustic radiation impedance load, radiated far-field pressure and the radiation intensity distribution are evaluated for representative values of the parameters characterizing the system.     

Transient vibration and sound radiation of a rectangular plate with viscoelastic boundary supports

This work considers transient vibration and sound radiation from an impact‐excited rectangular plate with viscoelastic boundary supports. The approach used is based on the modal strain energy (MSE) method. Vibration of the plate is approximated by a double infinite series in the spatial co‐ordinates. Each term of the series is constructed with vibration modes of beams having the same boundary conditions as the plate, multiplied by a time‐dependent function. Modal loss factor of each mode is obtained by the MSE method. The sound radiation pressure in the time and frequency domain is obtained by numerical integration of the Rayleigh integral. Effects of the viscoelastic boundary supports on the vibration response and the radiated sound pressure of the vibrating plate are also discussed. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

On the ‘interior Helmholtz integral equation formulation’ in sound radiation problems

This paper discusses the accuracy of the sound radiation (Helmholtz equation) BEM analysis when the source points are located inside the vibrating surface. It is shown that when these points are arranged in such a way that they compose a fictitious internal boundary, geometrically similar to the vibrating surface, then fictitious eigenfrequencies appear at larger values than those corresponding to the eigenfrequencies of the internal boundary. In this way, the direct-BEM analysis becomes capable of treating the non-uniqueness problem in a simple and efficient practical manner, which makes the method applicable for industrial purposes. Results are presented for the spherical monopole and dipole, while discussion is extended to a similarly vibrating cube.     

Implicit formulation with the boundary element method for nonlinear radiation of water waves

An accurate and efficient numerical method is presented for the two-dimensional nonlinear radiation problem of water waves. The wave motion that occurs on water due to an oscillating body is described under the assumption of ideal fluid flow. The governing Laplace equation is effectively solved by utilizing the GMRES (Generalized Minimal RESidual) algorithm for the boundary element method (BEM) with quadratic approximation. The intersection or corner singularity in the mixed Dirichlet–Neumann problem is resolved by introducing discontinuous elements. The fully implicit trapezoidal rule is used to update solutions at new time-steps, by considering stability and accuracy. Traveling waves generated by the oscillating body are absorbed downstream by the damping zone technique. To avoid the numerical instability caused by the local gathering of grid points, the re-gridding technique is employed, so that all the grids on the free surface may be re-distributed with an equal distance between them. The nonlinear radiation force is evaluated by means of the acceleration potential. For a mixed Dirichlet–Neumann problem in a computational domain with a wavy top boundary, the present BEM yields numerical solutions for the quadratic rate of convergence with respect to the number of boundary elements. It is also demonstrated that the present time-marching and radiation condition work successfully for nonlinear radiation problems of water waves. The results obtained from this study concur reasonably well with other numerical computations.     

车用制动空气压缩机结构辐射噪声特性研究

针对某公司生产的KYV480型号车用制动活塞式空气压缩机（简称：空压机）运行过程中,振动噪声较大,一定程度上影响了驾驶员和乘客的乘车舒适性和身心健康的情况,文章基于有限元和声学边界元联合求解的方法对空压机的结构表面辐射噪声特性进行研究。在计算得到空压机运行过程中壳体所受载荷的基础上,对空压机壳体表面的振动加速度响应进行仿真计算,并与实验得到的壳体振动加速度数据进行对比分析,两者吻合较好。将仿真计算得到的空压机壳体表面加速度作为声学仿真的边界条件,采取声学边界元法计算壳体表面辐射噪声。结果表明,空压机运行过程中的中低频噪声主要是由壳体振动辐射噪声引起的,为空压机后续的结构设计和改进提供了有效的指导。