穿孔消聲結(jié)構(gòu)聲學(xué)特性時(shí)域仿真分析.pdf

1、穿孔消聲結(jié)構(gòu)聲學(xué)特性計(jì)算方法可分為頻域法和時(shí)域法。相比較而言，時(shí)域法通過(guò)模擬聲波傳播的過(guò)程可以很好地考慮復(fù)雜氣體流動(dòng)、熱粘性、高聲壓級(jí)噪聲非線性因素對(duì)聲學(xué)特性的影響。但是，穿孔消聲結(jié)構(gòu)具有大量小孔，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜；并且，在應(yīng)用時(shí)域方法計(jì)算時(shí)，除了消聲器本身結(jié)構(gòu)以外還需要較長(zhǎng)的上下游連接管來(lái)分離入射信號(hào)和透射信號(hào)；計(jì)算模型大、計(jì)算成本高。為此，本文開(kāi)展時(shí)域方法的改進(jìn)研究和穿孔消聲結(jié)構(gòu)聲學(xué)特性的仿真與分析。
　　開(kāi)展了基于平面聲波分離法

2、和無(wú)反射邊界條件的時(shí)域脈沖改進(jìn)方法研究，介紹了該改進(jìn)時(shí)域方法的基本原理及相關(guān)數(shù)據(jù)的處理過(guò)程。將消聲器計(jì)算模型進(jìn)出口都設(shè)置為無(wú)反射邊界條件，這可以消除在進(jìn)出口處出現(xiàn)的反射波。時(shí)域計(jì)算完成后，在計(jì)算模型的上游監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)用聲波分離法分離出時(shí)域入射波信號(hào)，而時(shí)域透射波信號(hào)可直接在下游監(jiān)測(cè)點(diǎn)得到。然后，將以上時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻域信號(hào)，進(jìn)而可獲得消聲器的聲學(xué)性能。與傳統(tǒng)的時(shí)域脈沖法相比，該方法的計(jì)算模型較小，相應(yīng)的計(jì)算效率較高。同時(shí)，通過(guò)上、下監(jiān)測(cè)點(diǎn)處

3、聲學(xué)量的變化情況，詳細(xì)地說(shuō)明了平面聲波分離法應(yīng)用的合理性。最后，使用該方法預(yù)測(cè)了直通穿孔管消聲器在有流和無(wú)流情況下的聲衰減特性；并將預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，證明了該改進(jìn)方法的可行性。
　　為考察高聲壓級(jí)的非線性效應(yīng)，開(kāi)展了應(yīng)用時(shí)域法對(duì)直通穿孔管消聲器聲學(xué)非線性現(xiàn)象的研究。首先，詳細(xì)介紹了基于白噪聲信號(hào)的時(shí)域方法。然后，用此時(shí)域方法計(jì)算直通穿孔管消聲器在高聲壓級(jí)噪聲條件下的傳遞損失，計(jì)算結(jié)果得到了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證。接著，以直通穿孔

4、管消聲器為例，研究了不同高聲壓級(jí)聲波入射情況下的非線性聲衰減特性，并總結(jié)出了變化規(guī)律。
　　將時(shí)域方法擴(kuò)展應(yīng)用于計(jì)算無(wú)流條件下穿孔板的聲阻抗。根據(jù)穿孔聲阻抗的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒⒘藭r(shí)域CFD計(jì)算模型，并通過(guò)有限元法驗(yàn)證了時(shí)域法和此CFD計(jì)算模型用于預(yù)測(cè)穿孔聲阻抗的有效性。接著，依據(jù)單孔聲阻抗模型推導(dǎo)出了穿孔板聲阻抗的近似表達(dá)式，并分析了與溫度有關(guān)的參數(shù)。然后，考慮到計(jì)算能力有限和計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，對(duì)CFD計(jì)算模型中所含孔數(shù)進(jìn)行了定性的研究