弹性背腔穿孔管水消声器有限元分析

为提高穿孔管水消声器的消声性能,利用结构声耦合数值分析模型探究弹性壁与水介质的耦合作用对消声器传递损失的影响,分析弹性背腔腔壁的厚度和弹性模量以及采用弧形背腔时的弧形半径对消声性能的影响。数值分析研究结果表明:较刚性背腔条件下,弹性背腔穿孔管水消声器的低频吸声效果得到明显提高;减小弹性背腔壁的厚度和采用更小弹性模量的橡胶材料,或者采用较小半径的弧形弹性背腔可以降低弹性背腔穿孔管水消声器的吸声频率。同时,吸声效果也得到提高。     

水介质复合消声器传递损失特性分析

为了降低水介质管路系统的低频噪声以及更加准确地预测水介质消声器传递损失,设计一种水介质复合消声器,使用结构声耦合数值模型分析消声器的声学特性。计算壁厚为150 mm的穿孔管消声器传递损失,并与刚性条件下的数值结果进行比较,验证方法的正确性;研究弹性腔壁与水介质的耦合作用以及不同结构参数的穿孔管和内插管对消声器传递损失的影响。数值研究表明：复合消声器的消声效果相较于传统的穿孔管消声器有较大提升;降低腔壁材料的弹性模量会使结构声耦合效应增强,低频消声性能得到提高;增加腔壁材料的阻尼系数,通过频率处的消声效果得到提高;减小腔壁壁厚有利于低频消声效果的提高,但不利于宽频范围的消声性能;复合消声器内加入内插管后,消声效果在较大频率范围内得到提升;改变穿孔管的结构参数,对低频消声效果影响不大。     

船用柴油机进气消声器声学性能研究及改进设计

为提高某船用柴油机进气消声器的消声性能,利用有限元软件LMS virtual lab中声学模块对消声器进行了声学性能仿真研究。分析了消声器的吸声片间距、直径参数,以及吸声片两侧布置穿孔板对传递损失的影响。结果表明:吸声片间距减小2 mm,消声器的传递损失增加约2.5 d B;吸声材料外径增加40 mm,消声器传递损失在大多数频率范围内增加1~2 d B;在吸声片两侧布置穿孔板,消声效果在800~1 600 Hz频率范围内可提高约8 d B,该改进设计方案有利于抑制增压器的噪声源峰值。     

慢波速旁路管水动力噪声消声器降噪特性研究

根据经典旁路管消声器设计方法,建立柔性壁慢波速旁路管水动力噪声消声器的物理模型,分析旁路消声器材质、尺寸参数对水管路消声性能的影响,用实验验证了慢波速旁路管消声器的消声效果,并采用并联不同长度慢波速旁路管的方式在宽频域内达到较好的消声效果.     

耦合条件下单层微穿孔板吸声体的消声性能研究

本文提出了一个板-腔耦合的模型,用于计算微穿孔板对腔体的消声性能.微穿孔板一般为较薄的平板,在板的面积较大时,板自身的振动也可能会对腔体的声场造成影响.该模型考虑了微穿孔板的影响,能够更精确地计算微穿孔板吸声体的消声性能.使用噪声消减量来评价微穿孔板的消声性能,通过实验验证,该耦合模型的求解结果精确可靠.基于所提出的计算模型,对微穿孔板的穿孔率、背腔厚度、孔径以及板厚进行了优化.     

弹性壁扩张式消声器传递损失特性研究

本文将挠性接管和扩张式消声器相结合,提出了弹性壁扩张式消声器.采用传递矩阵法将弹性壁扩张式消声器划分为三个声学单元,基于Green函数和Kirchhoff-Helmholtz积分公式建立了弹性管段的声学模型,进而求得弹性壁扩张式消声器的传递损失,并且利用有限元法对理论结果进行验证.然后,研究了管壁参数对传递损失的影响.基于等效流体模型简化算法,得到弹性壁扩张式消声器传递损失的近似解法.结果表明:相较于刚性壁扩张式消声器,弹性壁扩张式消声器的传递损失曲线向低频移动并且峰值得到提高,低频消声性能得到提升;降低管壁材料的弹性模量,使传递损失曲线进一步地向低频移动;增加管壁材料的阻尼,通过频率处的消声效果得到提高.采用等效流体模型简化了求解过程,在低频范围具有较高的精度.     

水管路消声器声学性能的时域计算及分析

将三维时域CFD方法应用于计算和分析水管路消声器的声学性能。对于直通穿孔管消声器与横流穿孔管消声器,在不考虑水的流动时,传递损失的时域CFD方法计算结果与频域有限元法计算结果吻合很好。时域CFD方法进而被用于研究流速对穿孔管消声器消声特性的影响。计算结果表明,介质流动增大了消声器的传递损失,特别是在高频区域;消声器的传递损失随流速的增加而增大。     

水管路消声器声学性能的时域计算及分析

将三维时域CFD方法应用于计算和分析水管路消声器的声学性能.对于直通穿孔管消声器与横流穿孔管消声器,在不考虑水的流动时,传递损失的时域CFD方法计算结果与频域有限元法计算结果吻合很好.时域CFD方法进而被用于研究流速对穿孔管消声器消声特性的影响.计算结果表明,介质流动增大了消声器的传递损失,特别是在高频区域;消声器的传递损失随流速的增加而增大.     

多孔侧壁耦合亥姆霍兹共振器对吸声性能影响的数值仿真

为了抑制船舶柴油机的进排气以及空调通风管路内的噪声,亥姆霍兹共振器通常被用作消声器来耗散声波。声学数值模型基于有限元方法,运用COMSOL5.3软件,对平行耦合型亥姆霍兹共振器在频域内建立模型,求解线性化的Navier-Stokes方程。通过仿真分析共振器侧壁穿孔率、孔的数量以及来流马赫数的变化对共振频率、传递损失以及吸声性能的影响。结果表明：穿孔率由25%增至50%时,能够拓宽消声频带和提高吸声性能;在固定穿孔率情况下,侧壁孔数的增加有益于提升共振器的吸声性能,特别是高来流马赫数工况（Ma≥0.07）比较明显。此外随着来流马赫数的增加,由于2个平行耦合的共振腔之间的共振作用,使得模型能产生3个及以上的共振频率。     

基于多重散射理论的消声瓦吸声机理研究

基于多重散射理论研究了含周期球腔消声瓦的吸声机理。分析了球腔大小、位置及组合对消声瓦吸声性能的影响,讨论了消声瓦弯曲振动吸声和径向振动吸声两种吸声机制及其发挥作用时的工况。通过合理搭配球腔的大小和位置,设计了含多层球腔的薄层消声瓦。结果表明,该消声结构在阻尼水平不高的情况下,在全频段上仍具有优良的吸声性能。     

复合材料吸声系数的理论计算及性能分析

不同噪声环境中的降噪需求不同,为根据噪声频谱合理设计复合吸声材料,基于穿孔板及多孔吸声材料的吸声原理,提出了改进的声-电类比法,推导出复合吸声材料吸声系数的理论计算公式.利用该种计算方法,通过数值仿真深入分析复合吸声材料内外层穿孔率,多孔材料厚度,空腔变化对吸声性能的影响,分析表明第1层板穿孔率及多孔材料厚度影响较大.最后用声学实验对计算结果进行验证,表明改进的声-电类比法有效.     

随机面激励的非规则声腔自噪声计算方法研究

舰船声呐罩以及舱室、车厢等常见的非规则声腔受湍流边界层脉动压力随机面激励产生的水(气)动力噪声,已经或将成为声呐自噪声和舱室噪声的主要成因。文中以一个非规则形状的三维声腔为例,考虑声腔结构振动与内外声场的耦合,采用虚拟膜技术和集成模态法以及功率谱密度概念,建立了声腔受湍流边界层脉动压力随机面激励的自噪声计算模型和方法。数值计算分析表明:虚拟膜技术和集成模态法可用于舰船声呐罩以及列车和汽车车厢等非规则声腔自噪声计算的声学建模,预报声腔内部水动力噪声或气动力噪声的低中频分量,具有数值方法能够模拟复杂形状声腔和解析方法相应的声振耦合方程维数少的优点。     

内覆防水吸声层的海水消声器声学性能计算

对内部进行了防水吸声处理的海水消声器进行了声学计算,提出了分析此类问题的数值仿真方法：首先运用分层媒质理论对含空腔防水吸声层的声学性能进行计算,利用ANSYS建立海水消声器的三维有限元模型,导入SYSNOISE软件中并将防水吸声层的吸声系数及表面声阻抗作为边界阻抗计算消声器内部声场的声压分布以及传递损失。对某内覆防水吸声层的海水消声器的声学特性进行了数值计算和分析,研究结果对提高含防水吸声结构海水消声器的降噪效果具有重要意义。     

基于NOVA的多孔材料吸声性能分析及优化

三聚氰胺泡沫是一种性能优良的多孔吸声材料.利用NOVA软件对三聚氰胺泡沫的吸声特性进行分析.首先将数值计算得到的多孔材料吸声系数与实测值比较,证明NOVA的预报结果具有可靠性.接着,分析了3种常见多孔材料的吸声系数曲线.最后,以材料厚度、密度、孔隙率和背面空腔厚度4个参数为因素,每个因素取4个水平,选用L16(45)正交表进行正交试验,找到了使材料平均吸声系数最高的因素水平组合,并通过方差分析发现,材料厚度和背后空腔厚度是影响三聚氰胺泡沫吸声性能的主要因素.     

弹性回转体入水砰击载荷预报

采用数值仿真方法分析三维弹性回转体的入水问题,分析不同厚度的回转体的砰击压力峰值的变化规律;讨论以一定初速度入水时结构弹性模量对砰击压力峰值的影响;分析了砰击压力峰值随初速度的变化规律.计算结果发现,弹性回转体的砰击压力峰值随厚度、弹性模量以及速度的增加而增加.提出了随结构厚度、弹性模量和初速度变化的弹性回转体砰击压力峰值的预报公式.     

肋板与流体的耦合对水下双壳体声辐射的影响

以水下双层圆柱壳为研究对象,采用结构有限元耦合流体边界元的附加质量、附加阻尼算法,计算各工况下分别忽略和考虑层间实肋板与内域流体耦合作用这2种情况下结构的振动与声辐射,并从均方法向速度级和辐射声功率级这2个方面分析讨论壳间肋板与内域流体耦合作用对水中双层圆柱壳振动与声辐射的影响。结果表明：壳间肋板与流体耦合作用对水下双层圆柱壳振动与声辐射影响很小。壳间肋板数量越多,厚度越薄,内壳半径越小,肋板与内域流体的耦合作用对结构的振动与声辐射的影响则越小。     

基于LES与Powell涡声理论的孔腔流激噪声数值模拟研究

孔腔流动中含有复杂的流体振荡,不但能够引起明显的噪声,而且会造成物体脉动压力和阻力的急剧增加,因而孔腔流动与流激噪声已经成为流声耦合研究领域的重要内容。文章首先对于Powell涡声理论进行了介绍,给出了涡声方程及其求解的详细推导过程,随后利用圆柱/机翼组合体与方腔流激噪声测试结果验证了计算方法的可靠性,最后采用大涡模拟方法结合Powell涡声方程数值计算了两型孔腔在不同水速下的流激噪声,并与中国船舶科学研究中心循环水槽试验结果进行了对比分析,结果表明数值计算方法能够较准确地预报孔腔流激噪声,并能展示孔腔内外涡旋结构。计算结果表明:在500 Hz以下的低频段,格栅1型孔腔的流激噪声显著高于格栅2型孔腔;在500 Hz-10 k Hz高频段,格栅2型孔腔流激噪声比格栅1型孔腔高,但随着流速的增高,两种孔腔流激噪声在高频段的幅值基本一致。这些现象与孔腔内的涡旋结构密切相关。文中对孔腔流激噪声的数值预报方法进行了验证,有益于理解孔腔非定常流动的物理机理,且为抑制孔腔流激噪声奠定了基础。     

静压下考虑腔压的吸声覆盖层吸声性能分析

[目的]潜艇外壳表面敷设的水下吸声覆盖层在高静水压力作用挤压后的形状、材料参数都会发生改变,使吸声性能受到较大影响,故研究此影响对于潜艇声隐身性具有重要意义.[方法]考虑空腔内压力对静压下覆盖层形变的作用及吸声性能的影响,基于轴对称有限元仿真,计算含圆柱形空腔水下吸声覆盖层的单胞变形;将形变量导入吸声覆盖层的一维理论模...     

隧道穿越堤防时的堤顶面沉降规律研究*

基于上海长江隧道工程,用数值模拟方法对隧道穿越堤防时的堤顶面沉降规律进行了研究。研究发现,隧道半径和隧道收敛率对堤顶面沉降的影响相对简单,而堤身弹性模量、隧道上覆土层厚度、隧道间距对堤顶面沉降的影响相对复杂;堤顶面沉降随隧道半径和隧道收敛率的增大而增大;隧道正上方堤顶面最大沉降和最大差异沉降随堤身弹性模量的增大而减小,最后趋于一稳定值;隧道正上方堤顶面最大沉降和最大差异沉降开始时都随着隧道上覆土层厚度的增大而减小,当覆土厚度大于20 m之后堤顶面沉降减小幅度趋缓;在隧道间距小于10 m时两隧道之间的堤顶面沉降随隧道间距的增大而增大,而在两隧道间距大于10 m时堤顶面沉降随隧道间距的增大而减小;堤顶面最大沉降和最大差异沉降都和隧道间距呈S形关系。结果表明,当隧道穿越堤防时,可采取增大堤身弹性模量、减小隧道收缩率、采用适当的隧道半径、覆土厚度和间距来减小堤顶面沉降。