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船用柴油机排气消声器声学仿真系统研究
| 论文题名： | 船用柴油机排气消声器声学仿真系统研究 |
| 关键词： | 船用柴油机;消声器;传递矩阵;无网格法 |
| 摘要： | 为了快速实现消声器的设计及优化，本文选择了可以快速计算的传统传递矩阵法以及前处理较简单的无网格法这两种方法进行了相关研究。 从声–电类比原理出发，在推导简单管道结构声学传递矩阵的基础上，基于一维声学平面波理论，利用基本声学单元之间的串、并联关系，进行了消声器声学性能仿真计算软件的相关研究，并对仿真设计软件的总体思路、平台运行环境、界面规化、软件框架等作了较细致的介绍。 将最近十几年新兴的无网格法引入腔体声学数值计算。对无网格法数值计算中经常遇到的边界条件的处理方法进行了阐述。对比分析直接配点型和Hermite型无网格法在边界处理上的特点，针对含有导数边界声学问题的处理方式结合实例探讨。 分析了配点型无网格法声学计算精度影响因素，其中重点研究了波数、边界类型、配点类型、配点数和形参大小对结果的影响。通过与解析解或参考解对比，分析这些因素的作用规律。由于其中一些因素的作用规律仍缺乏严谨的数学理论推导，故对声学实例的分析总结就显得尤为重要，这为将无网格法更好地应用于声学计算奠定了基础。 针对声学计算容易出现的色散问题，引入递阶单元分解法，并结合弱变分原理进行无网格法数值计算，通过应用不同阶数的递阶单元，色散问题得到了改善。 为考察无网格法对吸声阻抗边界的处理效果，在L形腔体中定义了多个声学吸声阻抗边界，通过与参考解对比，证明了无网格法较好的数值计算能力。 通过设置入口声压，出口设置为无反射端边界，其他边界为壁面绝对硬边界对消声器进行了声学无网格法数值计算，以较少的节点数取得了较好的计算结果。 通过和具有较密节点的有限元法以及实验等的对比，验证了扩维至三维后消声器声学无网格法数值计算的正确性。无网格法不需要过多的节点数目，即可获得与有限元法和实验比较吻合的结果，且通过与实验方法对比，高频处结果明显优于有限元法。此外，无网格法在前期处理中无需借助有限元法所必需的网格单元信息，只需要散布在求解域中的节点即可完成对消声器声学的数值计算，这为提高设计效率、降低计算资源消耗提供了可能。 |
| 作者： | 冯乐喜 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 张新玉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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