论文题目: 计及气固耦合声辐射理论与应用研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 机械设计及理论
作者: 李林凌
导师: 黄其柏
关键词: 气动噪声,气固耦合,声辐射,风机叶片,噪声模型,消声器
文献来源: 华中科技大学
发表年度: 2005
论文摘要: 噪声主要包括气动噪声和结构噪声。气动噪声是由直接作用在流体上的振动力产生。影响气动噪声的一个重要因素就是气体与固体相互作用——气固耦合,诱发声辐射。分析气固耦合问题发现,在描述耦合系统的运动方程组中同时包含了描述气体域、结构域的某些变量,且在相互作用界面上的气体力和结构位移都是未知的,因此无法通过显式消去气体变量或结构变量的方式对气体域或结构域单独求解,而只能在求解整个系统后,才可给出解答。也只有耦合振动问题得到了圆满的解答,才能更系统、更直观地研究结构振动及其周围气流场的情况,探索气动噪声、结构噪声产生的内部机理,掌握影响这些噪声产生的主要因素,更合理的控制噪声污染。本文首先研究薄板结构在不同媒质中的振动与声辐射特性。根据薄板结构及其周围媒质的形状特点采用等参单元离散结构,用Galerkin 法计算媒质内任意点的压力,建立媒质与薄板相互作用方程。通过数值计算、实验研究,对比薄板在不同媒质中的模态。对薄板结构的模态,揭示了理论计算与实验测试结果之间差别的原因,以及薄板结构在不同媒质中固有频率、声辐射的普遍规律。该规律为研究具有复杂形状的风机叶片的频率特性积累经验。在研究风机叶片的频率特性时,运用虚质量方法分析风机叶片与周围媒质耦合过程。采用具有良好稳定性的威尔逊——θ法求解耦合方程。并用模态分析理论对风机叶片颤振、声辐射特点等进行分析,探讨风机叶片气固耦合特性。通过这部分的研究,可进一步研究因叶片气固耦合诱发声辐射对风机叶片周期噪声、宽带噪声的影响规律。满足风机主要性能的前提条件下,研究风机叶片周期噪声、宽带噪声。根据风机叶片的构型原理,运用运动声源产生声场的特点,同时考虑叶片气固耦合、非线性脉动升力的影响,推导出了计及气固耦合诱发声辐射影响的叶片周期噪声、宽带噪声模型。研究了这种声辐射对风机叶片周期噪声、宽带噪声的影响大小,周期噪声、宽带噪声的频域特性,及在不同构型参数(叶片数、风机转速、攻角、叶片展向半径、叶片截面等)变化的情况下,模拟风机叶片噪声的变化规律。这些规律可用于风机低噪声设计阶段及噪声值的预测。在前面各章理论研究的基础上,针对嵌入式空调室内机的结构特点,运用结构声辐射控制理论,对室内机进行噪声控制。首先运用分步运转、频谱分析等方法判断出主要噪声源,然后保证室内机其它性能在允许变动范围内,采用穿孔结构导流装置实施噪声控制方案,并对降噪结果进行Zwicker 理论评价。实践表明,所采用的噪声控
论文目录:
摘要
ABSTRACT
1 概论
1．1 引言
1．2 气固耦合国内外研究概况
1．3 声辐射国内外研究现状
1．4 课题来源与论文的主要研究内容
2 薄板在不同媒质中振动及声辐射研究
2．1 前言
2．2 薄板的有限元分析
2．3 媒质的有限元分析
2．4 薄板与媒质耦合振动分析
2．5 耦合方程组时域求解
2．6 计及气固耦合薄板辐射声功率
2．7 实例计算
2．8 实验验证
2．9 分析
2．10 本章小结
3 风机叶片气固耦合特性分析
3．1 前言
3．2 有限元分析风机叶片
3．3 有限元分析叶片周围气体
3．4 风机叶片与空气耦合振动分析
3．5 耦合方程组求解
3．6 实例分析
3．7 试验验证
3．8 结果分析
3．9 本章小结
4 风机叶片周期噪声模型研究
4．1 前言
4．2 风机叶片周期噪声数学模型
4．3 计及气固耦合叶片噪声数学模型
4．4 噪声模型求解
4．5 实例计算
4．6 试验测试
4．7 结果分析
4．8 本章小结
5 风机叶片宽带噪声模型研究
5．1 前言
5．2 风机叶片宽带噪声数学模型
5．3 宽带噪声预测
5．4 风机噪声预测
5．5 实验分析
5．6 本章小结
6 风机计及气固耦合声辐射控制
6．1 前言
6．2 室内机噪声理论
6．3 主噪声源判断
6．4 实施降噪方案
6．5 本章小结
7 管道系统计及气固耦合声辐射研究
7．1 前言
7．2 管道气固耦合诱发声辐射
7．3 汽车排气系统CAE
7．4 系统性能分析
7．5 本章小结
8 全文总结
8．1 全文总结
8．2 有待进一步研究的问题
致谢
参考文献
附录一 攻读学位期间发表学术论文
发布时间: 2006-04-05
参考文献
- [1].结构声辐射的机理与数值方法研究[D]. 赵志高.华中科技大学2005
- [2].结构振动声辐射系统鲁棒H_∞控制研究[D]. 李普.东南大学2001
- [3].结构振动声辐射的有限体积法研究与应用[D]. 宣领宽.哈尔滨工程大学2014
- [4].机器辐射声场分析的新型计算方法研究[D]. 王秀峰.合肥工业大学2001
- [5].基于波叠加方法的声辐射与声学灵敏度算法的若干关键问题研究[D]. 高煜.合肥工业大学2009
- [6].结构振动声辐射灵敏度分析及优化设计研究[D]. 刘宝山.大连理工大学2010
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- [8].结构声学灵敏度计算方法研究[D]. 陈立涛.合肥工业大学2013
- [9].水下有界空间中弹性结构的声辐射预报方法研究[D]. 陈鸿洋.哈尔滨工程大学2013
- [10].高速铁路轮轨噪声理论计算与控制研究[D]. 杨新文.西南交通大学2010
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