基于波疊加方法的聲輻射與聲學(xué)靈敏度算法的若干關(guān)鍵問題研究.pdf

1、本文圍繞結(jié)構(gòu)低噪聲設(shè)計(jì)這一日益受到關(guān)注的課題，開展了關(guān)于結(jié)構(gòu)聲輻射計(jì)算方法及其在聲學(xué)靈敏度分析應(yīng)用方面的研究。首先，詳細(xì)地分析了國(guó)內(nèi)外聲輻射計(jì)算問題和聲學(xué)靈敏度分析方法的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀，接著，在實(shí)現(xiàn)和改進(jìn)基于波疊加方法的聲輻射算法及聲學(xué)靈敏度分析方法的基礎(chǔ)上，提出了適用于半自由聲場(chǎng)的基于半自由場(chǎng)波疊加方法的聲學(xué)靈敏度分析方法；為了克服常規(guī)波疊加方法在隨機(jī)聲場(chǎng)分析中的缺點(diǎn)，提出了統(tǒng)計(jì)波疊加方法，并將其應(yīng)用于隨機(jī)振動(dòng)結(jié)構(gòu)的聲學(xué)靈敏度分析

2、；針對(duì)能量有限元法和能量邊界元法的缺點(diǎn)，提出了可以計(jì)算高頻輻射聲場(chǎng)的能量源波疊加方法，并對(duì)其在高頻聲學(xué)靈敏度分析中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。本文的每章內(nèi)容簡(jiǎn)要概括如下：
　　 第一章回顧了聲輻射計(jì)算和聲靈敏度分析的發(fā)展歷史，簡(jiǎn)要介紹了聲學(xué)分析相關(guān)的數(shù)值計(jì)算方法，分析了它們各自的研究現(xiàn)狀和存在的問題，在此基礎(chǔ)上提出了這些問題的解決方法，確定了本文的研究?jī)?nèi)容。
　　 第二章本章首先介紹了聲輻射問題的聲學(xué)基礎(chǔ)和定解問題，進(jìn)而對(duì)聲輻射問

3、題的求解方法進(jìn)行論述，即對(duì)邊界Helmholtz積分方程和邊界Helmholtz積分方程的離散化形式--邊界元法的理論進(jìn)行回顧，并以邊界元法為基礎(chǔ)，介紹了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)的聲靈敏度分析的三種數(shù)值計(jì)算方法的理論基礎(chǔ)及其求解過程。
　　 第三章本章首先介紹了波疊加方法的理論基礎(chǔ)，給出了波疊加方法的理論計(jì)算公式，對(duì)波疊加方法和邊界元法之間的關(guān)系進(jìn)行了討論，詳細(xì)描述了波疊加方法的數(shù)值實(shí)現(xiàn)過程，并對(duì)影響數(shù)值計(jì)算精度的一些要素進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析，

4、通過仿真分析和實(shí)驗(yàn)研究對(duì)波疊加方法在結(jié)構(gòu)聲輻射分析應(yīng)用中的正確性和有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。之后，在利用波疊加方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)聲輻射計(jì)算的基礎(chǔ)上，對(duì)基于波疊加方法的聲靈敏度算法進(jìn)行了研究，推導(dǎo)了基于波疊加方法的聲靈敏度計(jì)算公式，對(duì)公式進(jìn)行了離散化處理，最后通過數(shù)值仿真對(duì)比分析驗(yàn)證了基于波疊加方法的聲學(xué)靈敏度算法在結(jié)構(gòu)聲學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用中的正確性和有效性。
　　 第四章本章根據(jù)半自由場(chǎng)中存在反射聲波這一特性，給出了基于半自由場(chǎng)波疊加方法的聲輻射

5、計(jì)算方法，通過實(shí)驗(yàn)研究證明了半自由場(chǎng)波疊加方法在半自由場(chǎng)聲輻射計(jì)算中的正確性。在此基礎(chǔ)上，提出了基于波疊加方法的半自由場(chǎng)聲靈敏度分析算法，克服了在半自由場(chǎng)中進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)靈敏度分析時(shí)反射聲對(duì)靈敏度計(jì)算結(jié)果的影響，并通過仿真對(duì)比分析驗(yàn)證了本章提出的靈敏度算法在半自由聲場(chǎng)中應(yīng)用的正確性和有效性。最后對(duì)在半自由場(chǎng)聲學(xué)計(jì)算中的若干影響因素進(jìn)行了討論。
　　 第五章本章在常規(guī)波疊加方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合統(tǒng)計(jì)的方法，提出了可以計(jì)算隨機(jī)振動(dòng)結(jié)構(gòu)輻射

6、聲場(chǎng)的統(tǒng)計(jì)波疊加方法，并通過數(shù)值仿真分析和實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)行了驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上建立了用于隨機(jī)振動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)的聲學(xué)靈敏度分析模型，通過仿真分析證明了基于統(tǒng)計(jì)波疊加聲靈敏度算法的正確性和有效性。
　　 第六章本章提出了一種可以計(jì)算結(jié)構(gòu)高頻輻射聲場(chǎng)的能量源波疊加方法，并在所提出方法的基礎(chǔ)上給出了高頻聲輻射結(jié)構(gòu)的聲學(xué)靈敏度分析方法。對(duì)不同形狀聲源的進(jìn)行了仿真分析，計(jì)算結(jié)果證明了能量源波疊加方法在高頻聲場(chǎng)應(yīng)用中的正確性和有效性。