组合空腔声学覆盖层声学性能分析及其优化设计

为解决声学覆盖层在低频声学性能较差的问题,设计一种包含圆柱和圆台的组合空腔型覆盖层,利用软件COMSOL计算其在10 000 Hz以下的隔声量与吸声系数,研究覆盖层在不同结构尺寸下的声学性能,继而对组合空腔进行局部优化。结果显示：声学性能会随开孔率的增大而改善,且吸声性能曲线波峰往低频移动;当开孔率由圆台半径控制时,隔声量峰值频率往低频移动,当其由单胞半径控制时,则峰值频率往高频移动;当圆柱半径为1 mm、高度为10 mm时,声学性能相比其他尺寸空腔达到最优;对空腔中圆台结构的母线进行形状优化后,声学覆盖层声学性能得到改善。     

混合型空腔结构覆盖层吸声性能研究及其优化设计

基于有限元法研究了以空气为背衬的混合型空腔结构覆盖层的吸声特性。建立了具有混合型空腔结构的覆盖层有限元模型,对其进行吸声特性数值仿真分析。结果表明,该空腔结构的吸声特性明显优于相同穿孔率的单腔结构。通过优化设计,进一步提升了混合型空腔结构覆盖层在全频段的吸声性能,并得到了若干覆盖层结构参数影响其吸声性能的规律。     

声学覆盖层的优化设计

声学覆盖层的腔型结构和材料参数对其隔声性能有较大影响,使用优化算法对腔型结构和材料参数进行优化设计从而得到最优隔声模型.基于COMSOL软件建立声学覆盖层的二维轴对称模型计算其隔声量,通过实验测量验证仿真模型在常压和加压工况下的准确性.建立一种表征空腔腔型结构的函数,使用优化算法通过改变腔型函数进而获得最优隔声结构,最...     

椭圆柱空腔吸声覆盖层的声学特性

采用波导有限元方法（WFEM）分析了共振腔型吸声覆盖层内轴向波的传播和损耗特性,以椭圆柱空腔吸声层为例,在保持穿孔系数不变的前提下,分别从轴向波传播和波型转换的角度分析了空腔形状改变吸声覆盖层声学特性的机理。在此基础上,结合波导有限元方法和传递矩阵（TM）建立了变截面空腔吸声覆盖层的分析模型,以圆台空腔吸声层为例,与二维解析方法对比验证了WFEM-TM方法的正确性,并讨论了椭圆台空腔吸声层的声学特性。     

基于COMSOL的空腔声学覆盖层的斜入射吸声性能分析

基于平面波斜入射理论,利用有限元软件COMSOL建立了双层平板空腔声学覆盖层单元的斜入射仿真模型,并研究了斜入射条件下覆盖层结构和材料参数对其吸声性能的影响。通过与理论解的对比,验证了该仿真模型的准确性;讨论了入射角度,空腔结构,穿孔率和覆盖层厚度等参数变化对于覆盖层吸声性能的影响。结果表明:当入射角度变化时,吸声系数的峰值谷值间的频率间隔会随着入射角度的增加而增大,而且峰值和谷值也会随着入射角度的增加而增大;当穿孔率较大或者覆盖层厚度较厚时,吸声系数的峰值和谷值频率值会向低频移动,且数值也会更大。     

水下蜂窝空腔覆盖层的隔声性能分析

针对驻波管隔声量测试过程中,透射管末端反射波难以消除并对测试结果有一定影响的问题,利用LMS Virtual.lab有限元软件建立了驻波管隔声量测试的仿真模型。在模型中设置无反射边界条件,基于该模型分析了蜂窝空腔覆盖层的隔声性能,指出蜂窝空腔覆盖层的隔声特性是阻抗失配、波型转换、阻尼损耗等多种机理共同作用的结果,蜂窝结构的胞元壁厚、胞元夹角、黏弹性材料的杨氏模量等参数变化对隔声量的影响较为明显。消除了入射管端面和透射管端面的反射波,并通过与解析方法的计算结果对比验证了模型的正确性。     

声学覆盖层内嵌空腔的一种数值优化方法

给定材料参数的条件下,如何确定最优声腔结构是声学覆盖层设计中的关键问题。针对去耦型声学覆盖层,提出一种轴对称模型与拓扑优化相结合的方法,可以快速寻得最优的声腔结构。文中采用轴对称简化模型来描述周期性覆盖层的声学特性,通过与正方形模型、六边形模型以及实验结果的对比,验证了有限元模型的正确性。采用基于密度的拓扑优化方法,对覆盖层的不同区域进行了优化,以此为基础,获得一种含U型腔的覆盖层结构,在常压和静压下,其隔振性能均优于典型的圆柱空腔覆盖层的隔振性能。     

含空腔声学覆盖层等效参数理论与吸声机理研究

针对含水平周期圆柱空腔的声学覆盖层声吸收问题,在弹性波声传播理论的基础上,以准静态极限理论为前提,获取含空腔覆盖层均匀等效参数,进一步利用传递函数法得到吸声系数表达式。通过与有限元数值计算结果对比,验证了算法的正确性。重点从圆柱空腔单极子共振出发阐述覆盖层的声吸收机理,并从吸声曲线、覆盖层位移图等多角度展示主要参数对吸声性能的影响规律,可为低频高吸收声学覆盖层设计提供指导。     

基于ANSYS的吸声覆盖层声学性能计算与分析

采用ANSYS有限元软件计算分析了平面波垂直入射条件下吸声覆盖层的声学性能。建立了ANSYS中阻尼的输入量与材料损耗因子的关系。对含圆柱空腔的吸声覆盖层分别采用ANSYS和二维解析理论计算,结果表明该方法的正确性,指出在二维解析理论中简化吸声覆盖层单元为粘弹性圆柱管结构是足够精确的。     

负泊松比蜂窝空腔覆盖层水下爆炸抗冲性能研究

基于显示动力学有限元ABAQUS/Explicit建立了流固耦合计算模型。研究了具有负泊松比特性的橡胶蜂窝空腔覆盖层在水下非接触性爆炸作用下的抗冲特性,分析了覆盖层的动态响应并讨论了高度、胞元壁厚和扩张角度等结构参数对覆盖层抗冲击性能的影响。结果表明,负泊松比蜂窝覆盖层水下爆炸抗冲性能依赖于结构参数,随着高度增加、胞元壁厚的减小、扩展角绝对值的增大,覆盖层的抗冲性能得到有效提高。     

水下覆盖层结构的声学特性分析

根据波动理论应用分层分析的方法得到了不同入射角度、不同背衬情况时声波在水下覆盖层结构中的吸声、反射系数以及透射损失等,并数值计算了不同入射角度下三种背衬条件下的透射损失,分析表明:声波垂直入射时透射损失性能最差;水背衬时水下覆盖层结构的透射损失低频时很小,中高频时急剧增加;单壳背衬低频时壳体本身起主要的吸收作用;中高频时水下覆盖层结构的吸收作用逐渐明显;双层壳背衬时其透射损失频响曲线出现谐振峰,削弱水下覆盖层结构的声学性能,总体来说,敷设非均匀结构要优于敷设均匀结构。     

小型汽油机进气系统声学性能优化设计

随着车辆舒适性要求的不断提高,对发动机进气系统的声学性能要求也越来越高.以声学理论为基础,建立小型汽油机滤清器的参数化数值模型.首先,通过小型汽油机直管管口噪声模拟,获得进气系统插入损失的目标值;其次,结合插入损失的目标值确定小型汽油机进气系统传递损失的目标值,应用滤清器的数值模型优化滤清器的结构参数.小型汽油机进气系统声学性能优化设计方法具有很高的工程应用价值,并为滤清器的参数化设计提供了理论依据.     

敷设声学覆盖层的板架结构抗冲击性能数值计算研究

为提高潜艇的隐身性能,通常在潜艇非耐压壳板外表面敷设消声瓦,在耐压壳体的外表面敷设隔声去耦瓦,在耐压壳体内表面敷设"阻尼层"(以上三种结构统称为多种声学覆盖层);由于声学覆盖层含有空腔的特殊结构形式,该空腔结构形式在受到爆炸冲击波时,腔体将产生变形并吸收能量,这将严重影响潜艇的抗冲击性能。因此,针对敷设声学覆盖层的板架结构的吸能性能进行研究,找出了覆盖层空腔结构变形、速度及加速度与冲击波能量吸收之间的关系,得到敷设声学覆盖层板架结构的抗冲性能;并对声学覆盖层结构进行优化,在此基础上,给出兼具抗冲和隔振功能的声学覆盖层结构设计及性能参数的优化建议。     

一种手性声学覆盖层的水下抑声性能实验研究

在水池中进行敷设手性声学覆盖层的加筋板结构水下声辐射实验,对手性结构覆盖层的声辐射抑制特性进行测试和分析。将试验结果与实心橡胶进行对比,并对手性声学覆盖层的抑声机理进行分析,提出在手性声学覆盖层的核中填充EPS泡沫和在表面敷设铝板两种方法可以增加阻尼、抑制覆盖层声辐射面的振动。结果表明,EPS泡沫可增强手性多孔覆盖层的阻尼效应,改善手性多孔覆盖层的低频声辐射性能。     

多层材料椭球形空腔吸声覆盖层的吸声特性分析

针对椭球形空腔吸声覆盖层低频吸声性能比较差的问题,建立了多层材料椭球形空腔结构覆盖层的Comsol有限元模型,采用传递矩阵法验证有限元模型并对其进行吸声特性数值仿真分析。结果表明:理论计算与数值仿真的曲线趋势大致吻合,证明该有限元模型是有效的;相同穿孔率下多层材料吸声覆盖层低频吸声特性明显优于单层材料吸声覆盖层,并且根据穿孔率、表层厚度、损耗因子、杨氏模量等参数的变化分析了各种参数对吸声系数曲线的影响,为下一步声学优化提供具体指导。     

排气消声器的声学特性研究及其优化设计

为提高某发动机消声器的消声量,文章依据传递矩阵法对该消声器进行结构的优化改进,取得了令人满意的效果。文章依据推导得出的改进后的传递矩阵公式,对某发动机消声器及其改进模型进行建模,对其内部声学问题进行了理论研究和分析,分析结果表明：改进方案三的消声器结构可有效增加声波的反射,增大声能的损耗,使传递损失提高15dB,验证了改进后消声器消声性能的改善情况。     

基于遗传算法的圆柱空腔吸声覆盖层参数优化研究

基于圆柱空腔吸声覆盖层二维理论推导吸声覆盖层单元-粘弹性圆柱管等效阻抗,结合传递矩阵法建立吸声覆盖层声学性能分析简化模型。采用遗传算法对圆柱-圆台空腔吸声覆盖层多个材料、结构参数进行综合优化研究。结果表明,较仅优化吸声覆盖层材料属性,对材料属性、结构多参数优化能获得更好宽频吸声性能。     

蜂窝空腔板的隔声性能分析

基于驻波管中三传声器测量传声损失的方法,建立了计算蜂窝空腔板传声损失的有限元分析模型。通过对比3D打印的蜂窝空腔板的驻波管实验的实测结果与有限元分析模型的数值结果,验证了该模型总体上是可靠的。利用有限元分析模型分析了蜂窝空腔板的传声特性,讨论了空腔单元的中心间距、空腔单元壁厚、板总厚度、损耗因子以及杨氏弹性模量对蜂窝空腔板传声特性的影响,指出空腔单元壁厚、板总厚度和杨氏弹性模量对其传声损失有较大的影响,为此类结构的工程设计与优化提供了参考。     

航天器设备舱噪声分析及声学优化设计

噪声是载人航天器舱内非常重要的环境因素,用有限的重量代价获得需要的声学环境是航天器声学设计的主要目标。对含多个隔舱的航天器设备舱采用统计能量分析法建立噪声分析模型,根据实测声源特性分析隔舱内设备对航天员通道噪声的影响,并针对隔舱提出吸声降噪措施。选取隔舱蜂窝板及三聚氰胺泡沫吸声层的厚度为设计变量,采用遗传算法对隔舱声学设计进行优化以降低隔舱重量代价,优化结果与初始设计相比,通道最大声压级减小3 d B,满足通道噪声要求,同时隔舱重量减小9%,验证了优化设计方法的有效性。     

敷设空腔覆盖层水下复杂目标的声散射特性研究

研究敷设空腔覆盖层水下复杂目标的声散射特性具有重要的意义。首先通过建模软件构建目标模型，然后利用分层近似法，结合多层介质的传递矩阵方法，将含有变截面空腔的吸声覆盖层分为多个可视为圆柱空腔结构的薄层，进而实现复合结构的声反射系数的求解，最后利用基于戈登(Gordon)积分的板块元方法对目标强度进行预报，并针对复杂目标提出基于光线投射的可见面元判别方法。在此基础上，以BeTSSi Ⅱ标准模型为例，研究敷设空腔覆盖层的水下复杂目标的声散射方位特性和频率特性。结果表明：文中提出的基于光线投射的可见面元判别方法可以快速有效地提供板块元方法所需的可见面元；板块元方法对BeTSSi Ⅱ标准模型的预报结果可以很好地反映其目标强度的特征及其变化规律；模型敷设空腔覆盖层可以有效降低目标强度，与敷设等厚均匀覆盖层时相比，复合结构声反射系数曲线的第一谷值频率降低，在频率较低时敷设空腔覆盖层的吸声效果更好，可以进一步减小目标强度。该研究有助于实际工程中实现对水下平台散射特性的快速预报。