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非旋转对称吸声结构性能的有限元计算与分析

作　者: 郝兴会
导　师: 陈光冶
学　校: 上海交通大学
专　业: 水声工程
关键词: 非旋转对称吸声结构吸声性能有限元
分类号: TB52
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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引　用: 1次
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内容摘要

具有旋转对称腔体的橡胶基材吸声结构的吸声系数已经有完善的有限元计算结果,并与实验数据相符合。但这种模型是对实际吸声结构的一种近似,仅当单元分布为正六边形时才与实际情况比较接近。因此,对具有旋转对称腔体和非对称基材单元的吸声结构进行计算分析,不仅是使计算分析更接近实际情况,还可以通过数值模型寻求和扩展吸声结构的选择范围,以适应更高的应用需求。具体工作在如下两方面:(1)具有旋转对称腔体和非对称基材单元的水下吸声结构声学特性在数值仿真(FEM)的实现。本论文主要采用有限元方法进行数值计算,主要解决了声学特性计算中所涉及的吸收边界条件、损耗因子和流固耦合等问题。通过与精确理论解的对比,提出了有限元单元尺度选择得标准。(2)通过数值方法研究了吸声结构内腔为圆柱腔和圆锥腔、基材的剖面形状为正四边形和正六边形、不同背衬、基材材料特性、尺寸大小对整体吸声效果的影响,总结了这些情况下非旋转对称吸声结构的声学特性变化规律,得出腔体体积越大,吸声系数最低共振频率越低;穿孔率越大,吸声系数越大的结论。且在整个计算频率范围内,非旋转对称结构的吸声性能都要优于旋转对称结构。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-23
  1.1 论文研究的内容和意义  11-13
  1.2 吸声性能和吸声结构简介  13-15
    1.2.1 吸声性能的评价  13
    1.2.2 吸声结构  13-15
  1.3 国内外研究情况  15-18
  1.4 声波在传播过程中的一些基本规律  18-21
    1.4.1 中间层的声反射和吸声系数的理论解  18-20
    1.4.2 有限元计算中声反射系数所采用的理论公式  20-21
  1.5 本章小结  21
  1.6 本文工作内容  21-23
第二章有限元计算的理论基础  23-38
  2.1 有限元方法的一般介绍  23-25
    2.1.1 有限元的发展历史  23-24
    2.1.2 有限元计算的步骤  24-25
  2.2 ANSYS 软件的理论基础  25-32
    2.2.1 ANSYS 的谐响应分析（Harmonic Response Analyses）  25-26
    2.2.2 吸声材料的损耗角和损耗因子  26-27
    2.2.3 ANSYS 声学阻尼的处理  27-29
    2.2.4 流－固耦合边界的处理  29-30
    2.2.5 吸收边界的处理  30-31
    2.2.6 非旋转对称问题的有限元格式  31-32
  2.3 单元类型的选取  32
  2.4 一个计算实例  32-37
  2.5 本章小结  37-38
第三章非旋转对称吸声结构的有限元计算  38-76
  3.1 单元尺度的探讨  38-50
  3.2 方形外部基材含圆柱腔中间层声吸收的有限元计算  50-64
    3.2.1 空腔流固耦合边界的处理  51-52
    3.2.2 吸声结构的基材材料特性变化以及背衬的变化对整体吸声效果的影响  52-57
    3.2.3 圆柱腔吸声结构几何尺寸的变化对整体吸声效果的影响  57-64
  3.3 方形外部基材含圆锥腔中间层声吸收的有限元计算  64-70
  3.4 正六边形外部基材含圆柱腔中间层声吸收的有限元计算  70-73
  3.5 基材剖面形状对整体吸声效果的影响  73-75
  3.6 本章小结  75-76
第四章结论与展望  76-79
  4.1 全文工作与总结  76-77
  4.2 本文的创新点  77
  4.3 研究展望  77-79
参考文献  79-81
致谢  81-82
攻读硕士学位期间发表的论文  82

非旋转对称吸声结构性能的有限元计算与分析

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