計及氣固耦合聲輻射理論與應用研究.pdf

1、噪聲主要包括氣動噪聲和結構噪聲。氣動噪聲是由直接作用在流體上的振動力產生。影響氣動噪聲的一個重要因素就是氣體與固體相互作用——氣固耦合，誘發(fā)聲輻射。分析氣固耦合問題發(fā)現，在描述耦合系統(tǒng)的運動方程組中同時包含了描述氣體域、結構域的某些變量，且在相互作用界面上的氣體力和結構位移都是未知的，因此無法通過顯式消去氣體變量或結構變量的方式對氣體域或結構域單獨求解，而只能在求解整個系統(tǒng)后，才可給出解答。也只有耦合振動問題得到了圓滿的解答，才能更系統(tǒng)

2、、更直觀地研究結構振動及其周圍氣流場的情況，探索氣動噪聲、結構噪聲產生的內部機理，掌握影響這些噪聲產生的主要因素，更合理的控制噪聲污染。 本文首先研究薄板結構在不同媒質中的振動與聲輻射特性。根據薄板結構及其周圍媒質的形狀特點采用等參單元離散結構，用Galerkin 法計算媒質內任意點的壓力，建立媒質與薄板相互作用方程。通過數值計算、實驗研究，對比薄板在不同媒質中的模態(tài)。對薄板結構的模態(tài)，揭示了理論計算與實驗測試結果之間差別的原因

3、，以及薄板結構在不同媒質中固有頻率、聲輻射的普遍規(guī)律。該規(guī)律為研究具有復雜形狀的風機葉片的頻率特性積累經驗。在研究風機葉片的頻率特性時，運用虛質量方法分析風機葉片與周圍媒質耦合過程。采用具有良好穩(wěn)定性的威爾遜—— θ法求解耦合方程。并用模態(tài)分析理論對風機葉片顫振、聲輻射特點等進行分析，探討風機葉片氣固耦合特性。通過這部分的研究，可進一步研究因葉片氣固耦合誘發(fā)聲輻射對風機葉片周期噪聲、寬帶噪聲的影響規(guī)律。 滿足風機主要性能的前提條

4、件下，研究風機葉片周期噪聲、寬帶噪聲。根據風機葉片的構型原理，運用運動聲源產生聲場的特點，同時考慮葉片氣固耦合、非線性脈動升力的影響，推導出了計及氣固耦合誘發(fā)聲輻射影響的葉片周期噪聲、寬帶噪聲模型。研究了這種聲輻射對風機葉片周期噪聲、寬帶噪聲的影響大小，周期噪聲、寬帶噪聲的頻域特性，及在不同構型參數（葉片數、風機轉速、攻角、葉片展向半徑、葉片截面等）變化的情況下，模擬風機葉片噪聲的變化規(guī)律。這些規(guī)律可用于風機低噪聲設計階段及噪聲值的預測

5、。 在前面各章理論研究的基礎上，針對嵌入式空調室內機的結構特點，運用結構聲輻射控制理論，對室內機進行噪聲控制。首先運用分步運轉、頻譜分析等方法判斷出主要噪聲源，然后保證室內機其它性能在允許變動范圍內，采用穿孔結構導流裝置實施噪聲控制方案，并對降噪結果進行Zwicker 理論評價。實踐表明，所采用的噪聲控制方法是有效的。薄板的廣泛應用，為更好研究薄板結構與周圍媒質相互作用特性提供廣闊空間。在消聲管道系統(tǒng)中，消聲器結構多為圓柱形薄板

6、結構。消聲器內部氣流速度、噪聲源特性、氣流成分都會影響消聲器實現消聲功能。根據管道內流體的科里奧利（Corialis）慣性力現象，考慮氣固耦合誘發(fā)的聲輻射，利用Hamilton 原理和變分原理推導出兩端簡支排氣管道耦合振動方程。求解耦合方程，研究消聲管道氣固耦合頻率特性，并通過實驗研究消聲管道在特殊環(huán)境下的氣固耦合頻率特性，為充分發(fā)揮消聲器的消聲特性積累經驗。消聲管道氣固耦合的研究在滿足汽車排氣管道主要性能的前提下進行，為了更好的研究氣