腔体低频声传递函数的理论及其实验求解方法的研究

建立了腔体低频声场的声传递函数的概念,并在模态测试和声场指定点的力／声频响函数测量的基础上,提出了求解由腔体内指定点声压和振动壁板的体积速度的比值所决定的声传递函数的方法,即由模态实验得到结构的模态参数,变换激励力的位置,形成并求解有关声传递函数的线性方程组。同时分析了腔体壁板振动区域划分总数存在上限的原因。实验结果证明了这种声传递函数求解方法的可行性。     

腔体低频声传递函数的理认及其实验求解方法的研究

建立了腔体低频声场的声传递函数的概念,并在模态测试和声场指安点的力／声频响函数测量的基础上,提出了求解由腔体内指定点声压和振动壁板的体积速度的比值所的声传递函数的方法,即民实验得到结构的模态参数,变换激励力的位置,形成并求解有关声传递函数的线性方程组。     

基于声能量密度的自适应主动结构声控制研究

目前,基于自适应滤波的噪声主动控制系统目标有:声势能控制、均方声压控制、声能量密度控制,声势能和均方声压控制忽略了声场动能,使得某处声势能的降低的同时动能增加,以至于封闭声场的总能量增加,产生控制溢出.以矩形封闭空间结构振动-声耦合系统的为研究对象,采用力控方式,建立了以声能量密度最小为控制目标的自适应主动结构声控制系统(ASAC).在应用模态叠加法建立低频声传递函数基础上,分别对腔体弹性壁单频激励振动噪声、有限带宽随机激励振动噪声进行了控制仿真研究.仿真结果表明,基于声能量密度的主动控制比基于均方声压的主动控制降噪效果明显,并使控制后封闭空间声场较为均匀,对溢出问题有明显的改善.此外,还研究了平面上传感器位置变化对降噪效果的影响.     

使用有限元和无限元耦合求解声辐射问题

使用有限元和无限元方法耦合求解了封闭空间的声辐射问题,根据求得的声源表面的信息,利用克希荷夫公式来求解整个外声场.这种方法和边界元方法相比,在达到相同的求解精度情况下,计算效率得到极大的提高,而且使用这种方法求解声辐射问题时计算简单,易于推广.     

管道有源消声次源声反馈问题研究与实验分析

有源消声是一种有效的低频噪声控制方法.而次源声反馈问题一直是影响管道有源消声系统的关键问题之一.从传递函数的角度分析了管道有源消声的次源声反馈问题,并提出了解决上述问题的方法.通过实验验证,此方法效果良好.     

低频声有源吸收理论研究

为了吸收低频入射声 ,作者提出了一种有源吸声结构 ,本文从理论上研究了该结构的吸声性能。文章首先建立理论模型 ,然后通过近场方法和求解弹性板 -声腔耦合系统结构响应推导了有源控制前后反射声功率的计算公式 ,然后按声反射功率最小化准则求得最佳有源吸声效果。最后通过一系列算例证明了该吸声结构吸收低频声波的有效性 ,并研究了吸声效果与次级力源位置的关系     

非入射方向水下弹性目标声散射特性

本文介绍了非入射方向,水下有限长弹性圆柱目标声散射问题的求解方法。该方法假设有限长柱为具有同样半径无限长柱的一部分,通过一定的近似,推导出了在声波非入射方向,水下有限长弹性柱的声散射波形函数,并与Stanton的柱方法进行了比较,验证了该方法的正确性。通过数值仿真实验,给出了有限长弹性柱的目标强度随频率和分置角的变化关系曲线。     

航空发动机风扇管道径向声模态模拟与识别技术

针对航空发动机风扇管道径向声模态模拟与测试问题,研究了径向声模态模拟技术以及径向声模态识别技术。采用基于径向排布的声源阵列形式,调节阵列预设的各扬声器幅值及相位实现径向模态声源模拟。建立声源管道下游多圈环形阵列,根据阵列位置信息构造求解模态的传递函数矩阵,运用Tikhonov正则化方法减小传递函数矩阵的条件数,从而实现径向声模态识别能力。通过理论推导和数值计算,设计风扇管道径向声模态试验装置,并在消声室进行试验验证。通过试验验证了该系统具备周向4阶以内,径向2阶以内的径向声模态模拟与识别能力。     

振动模态与声模态的耦合特性分析

本文考察具有弹性壁面的矩形封闭空间中壁板振动模态与空间声模态的耦合特性。采用有限带宽声功率流法研究了壁板的声辐射功率中声-振耦合所作的贡献,给出了内模态耦合系数的计算公式和模态耦合因子的计算公式。研究表明:壁板结构的辐射声功率不仅与外场声场声压、壁板本身的固有特性有关,而且与壁板和内声空间的耦合特性密切相关。     

快速控制反射镜系统中的传递函数辨识

提出一种传递函数辨识方法。该方法使用非线性最小二乘曲线拟合法,结合控制对象的传递函数模型选取参数初始值,针对不同的频率特性分段拟合。使用该方法可以将复杂的控制系统频率特性转化为高精度的传递函数。在系统的中低频段内获得幅频±1dB和相频±1°的传递函数辨识精度。由此设计的数字补偿器有效补偿了机械谐振带来的影响,扩宽了控制系统的闭环带宽。传递函数辨识方法摆脱了数字补偿器设计依赖手工调试的状况,并可以提供复杂的数字补偿器以得到高性能的控制系统。     

无网格FEM-BEM法计算舱室空间声传递函数

对于舱室空间低频声场计算问题,通常采用有限元法(FEM)或者边界元法(BEM),但是当封闭空间内部存在其他物体,又需要考虑外部激励对内场的影响时,直接采用单一的前述方法不能满足建模计算要求,而且这些基于网格的方法在前处理、光顺化处理等方面都存在不足。针对这些问题,将有限元和边界元法结合,并将其无网格化,这对于封闭环境的声场预测是一种新的尝试。首先推导了无网格FEM-BEM计算模型,对微分方程的离散、形函数构造等细节进行了详细阐述,然后以实际算例对提出的方法进行了验证,结果表明,本文的无网格FEM-BEM方法和SYSNOISE的计算结果保持一致;进一步与实测结果的对比表明,该方法在低频率范围内,各测点平均声压级相对误差在5.26%以内。这说明,该方法不仅适用于复杂问题的计算,同时还具有良好的计算精度。     

燃烧室冷态声场特性分析与试验研究

针对常用的圆柱型燃烧室,通过有限元方法进行了声场特性的分析,得到了所关注的第一阶切向共振频率和振型,论文同时探讨了小空间声场的测试方法,并采用设计的测试系统和装置进行了测试,试验结果与分析结果的一致性表明了该有限元模型的正确性以及该试验方法的有效性,也说明该试验方法适用于小空间声场的测试。     

基于等效源法插值的声场重放方法

声场重放旨在保留声音内容与声场空间特性,创造或再现一个真实的空间声学环境.一套在真实"听音室"实现的声场重放听音系统,需要对扬声器阵列的声传递函数进行多次测量,这个过程繁琐且耗时.文章提出一种等效源法插值重放方法,在传声器采样率较低的情况下,实现了扬声器阵列声传递函数在整个目标重放空间内的插值.对比传统的声压匹配法,所...     

室内扩散声场的Monte Carlo模拟方法

本文介绍了ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ方法模拟室内扩散声场的原理，模拟计算了混响室声场中的能量密度衰减曲线、能量脉冲响应、平均自由程及吸声系数等。该方法原理简单，占用内存少，适应于模拟室内声场分布。     

双层弹性-非弹性封闭腔体的内部声场研究

从球坐标中声波波动方程出发，利用本征函数展开方法和界面边界条件，导出了双层弹性封闭球壳的内部散射声场表达式。对于单位源强度的点声源，本文计算了分别由弹性/粘弹性和弹性/吸声材料组成的双层封闭球壳的内部散射声压随频率的变化关系。计算结果表明，粘弹性材料和吸声材料在某些频段对散射声压有十分明显的抑制作用。     

复杂板件的隔声量仿真方法

针对波纹板、加筋板等复杂结构的隔声量仿真分析,提出一种分频段的仿真分析方法,获得复杂板件较为准确的隔声量仿真结果。在中频区域,采用考虑边界条件及阻尼损耗因子的有限元法对复杂板件进行仿真分析;而对一阶频率之前的低频区域,即刚度控制区域,采用等效法进行复杂板件的仿真分析;为了提高高频区域的计算效率,对其采用统计能量法计算隔声量。全频段的综合隔声量仿真结果与实验结果非常吻合,验证分频段仿真方法的有效性。     

加纵肋平底圆柱壳振动和声辐射的FEM/BEM研究

建立了两端带平底板的加纵肋圆柱壳水中声辐射计算的FEM／BEM三维模型，探究了加肋的高度、宽度、数目对平底圆柱壳表面平均速度、辐射功率、辐射效率、声场指向性的影响规律。计算方法是在有限元软件ANSYS中做加肋平底圆柱壳建模、模态分析基础上，将有关数据（网格、模态）导入边界元软件SYSNOISE中计算流体-结构耦合状态下的辐射声场特性。结果表明：（1）纵肋的高度、宽度以及数目增大都可以引起平底圆柱壳的表面平均速度、辐射功率、辐射效率随频率变化曲线峰的移动，同时使声辐射效率增大，但使表面平均速度、辐射功率变化不明显。（2）纵肋的高度、宽度增大都使低频声辐射中两端平底板的贡献量增大，而使研究频域内的高频声辐射在激励力的反方向上增强。当径向激励力作用在纵肋上时适当调整均布纵肋的数目可以改变平底圆柱壳辐射声场的指向性。这对于水下结构辐射噪声预报以及噪声抑制具有重要意义。     

基于快速多极子边界元法的齿轮箱声场分析

齿轮箱是广泛应用的工程机械零部件,准确地模拟其辐射声场对后续的降噪优化设计有着重要作用。边界元方法非常适合分析此类无限域下的声辐射问题。但传统边界元方法有着计算效率低、内存占用高的缺点。该研究发展了宽频的快速多极子边界元方法,并运用该方法计算了齿轮箱在特定频率下的场点声压以及辐射声场。通过对比商用软件的分析结果,验证了所提快速边界元方法的准确性。此外,运用多核并行计算方法,对计算量较大的扫频分析进行加速计算,最终快速、准确地获取了齿轮箱辐射声场的扫频结果。     

三维空间有源消声的一种通用优化方法

本文根据声源辐射理论、声场叠加原理以及测得的声功率大小与所选取的测量面无关这一特点,提出了一种通过最小化初级声源和次级声源总的声功率对三维空间噪声的主动控制进行优化的数值方法。文中采用边界元近似,将总的声功率表示成次级声源复强度的二次型正实函数。本优化方法是Bullmore 等人提出的解析方法的推广,具有广泛的适用性,可用于设计初级声源在各面元上的声压可知、次级声源到各面元上的声传播可确定的任何场合下控制器优化传递函数。计算过程中仅用了几次复矩阵乘法和一组复系数线性方程组的求解,因此计算简便、速度较快。文中采用这种方法对圆柱壳和无幕活塞辐射器这两种具有典型指向特性的分布初级声源辐射噪声的优化控制问题进行了研究,说明了方法的有效性。文中还给出了实验验证结果。     

小矩形室内低音扬声器和传声器互易性的研究

在矩形小房间内，低音扬声器和传声器的位置互换后，测量得到的低音扬声器的频响曲线与互换前是一致的。文章根据波动声学的观点对房间内的低频段声场做分析，理论和实验都验证了这个结论。这个结论应用于确定低音扬声器摆位时，将省去把低音扬声器搬来搬去的麻烦。