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多孔板结构非线性声学特性研究

作　者: 张国军
导　师: 熊继军；李晓东
学　校: 中北大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 多孔板结构非线性声阻抗数值计算频率耦合传递损失
分类号: TB383.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

多孔板结构在建筑声学,工业降噪,抑制振荡燃烧,消除声疲劳等方面有诸多应用。众所周知,为了在工程应用中更好的发挥多孔板结构的性能,就必需对其声学特性有足够的了解。经过多年的努力,多孔板结构在低声压级,线性范围内已经相当完善,但是在高声压级下,非线性范围内至今仍存在急需完善的若干方面。在本文中,针对高声压级下,多孔板结构的非线性问题开展了理论和实验方面的研究,具体工作如下:1、本文第二章介绍了目前有关多孔板结构声阻抗的四种理论模型,分析并总结了各种理论模型的优缺点。2、本文第三章把多孔板结构单元等效为一个小的 Helmholtz 共振器,借鉴Melling 建立的适合于 Helmholtz 共振器的空气动力学平衡方程,利用龙格塔数学方法,发展了一种数值计算方法。并利用该数值计算方法对在单频激励下的多孔板结构的声学特性随声压级的升高而变化的情况进行了一系列仿真预报.所得出的初步结论是:随着声压级的升高,多孔板结构的声阻率会显著升高,而声抗率会略微下降;吸声系数会随着声压级的升高,峰值会下降,但频带会拓宽。在本章中还利用该数值计算方法预报了单频激励下多孔板结构参数(穿孔率,孔径,板厚)的变化对多孔板结构吸声性能的影响,所得出的初步结论是:孔径较小的,穿孔率较低的,板厚较大的多孔板结构在低声压级吸声系数会高一些;反之,在高声压级吸声系数会好一些。3、本文第四章中根据声阻抗测量方法的要求,设计并搭建了实验平台。验证了在高声压级双频激励下由于多孔板结构的非线性,两个频率之间的耦合效应。初步得出的结论是:无论是固定低频声压级,改变高频声压级,还是固定高频声压级,

全文目录

第一章引言  13-16
  1.2 多孔板结构研究的内容  13-14
  1.3 多孔板结构研究的国内外现状及发展趋势  14-15
  1.4 本文的主要工作内容  15-16
第二章多孔板结构非线性的理论基础  16-27
  2.1 A.Cummings 模型  16-18
    2.1.1 A.Cummings 模型的推导  16-18
    2.1.2 A.Cummings 模型的优缺点  18
  2.2 马大猷模型  18-21
    2.2.1 马大猷模型的推导  18-20
    2.2.2 马大猷模型的优缺点  20-21
  2.3 MELLING 模型  21-23
    2.3.1 Melling 模型的推导  21-23
    2.3.2 Melling 模型的优缺点  23
  2.4 等效线性化模型  23-27
    2.4.1 等效线性化模型的推导  23-26
    2.4.2 等效线性化模型的优缺点  26-27
第三章非线性声阻抗理论模型的数值计算方法  27-43
  3.1 数值计算方法的推导  27-34
    3.1.1 数值计算方法的推导过程  27-29
    3.1.2 四个系数的确定  29-30
    3.1.3 数值计算方法中声阻抗的定义  30-32
    3.1.4 吸声系数  32
    3.1.5 数值计算方法中应注意的问题  32-34
  3.2 数值计算结果准确性的验证  34-37
    3.2.1 数值计算结果跟经典理论比较  34-36
    3.2.2 数值计算结果跟已发表的数据作对比  36-37
  3.3 多孔板结构的声学特性随声压级的变化  37-40
    3.3.1 数值计算结果  38-39
    3.3.2 初步的结论  39-40
  3.4 多孔板结构参数的变化对其吸声系数的影响  40-43
    3.4.1 数值计算结果  40-41
    3.4.2 初步得出的结论  41-43
第四章多孔板结构的非线性引起频率耦合效应的实验研究  43-63
  4.1 多孔板结构的非线性引起频率耦合效应的实验平台的搭建  43-48
    4.1.1 实验平台的搭建  43-48
  4.2 声源非线性的影响  48
  4.3 行波管声阻抗测量方法  48-52
    4.3.1 行波管中声阻抗测量方法的推导过程  48-50
    4.3.2 行波管声阻抗测量方法的准确性验证  50-52
  4.4 多孔板结构的非线性引起频率耦合效应的研究  52-57
    4.4.1 实验及数值计算的结果  53-55
    4.4.2 实验及数值计算的结果分析  55-57
  4.5 多孔板结构参数的变化对频率耦合效应的影响的研究  57-61
    4.5.1 实验及数值计算结果  58-60
    4.5.2 实验及数值计算结果的分析  60-61
  4.6 多孔板结构非线性引起的频率耦合效应的工程应用展望  61-63
第五章白噪声激励下多孔板结构的吸声性能的实验研究  63-78
  5.1 多孔板结构在白噪声激励下与单频激励下的声学特性对比  63-66
    5.1.1 实验结果  64-65
    5.1.2 通过实验得出的初步结论  65-66
  5.2 多孔板结构消声器在不同声压级下的吸声性能的实验研究  66-72
    5.2.1 测传递损失常用的两种实验方法  66-69
    5.2.2 白噪声激励下多孔板结构在不同声压级下的传递损失  69-72
  5.3 结构参数的变化对多孔板结构消声器的传递损失的影响  72-78
    5.3.1 实验结果  72-76
    5.3.2 得出的初步结论及分析  76-78
第六章研究总结及工作展望  78-81
  6.1 研究总结  78-79
  6.2 工作展望  79-81
参考文献  81-83
致谢  83-84
攻读硕士期间所发表的论文  84

多孔板结构非线性声学特性研究

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