原文传递
局域共振型声学覆盖层吸声特性研究
| 论文题名： | 局域共振型声学覆盖层吸声特性研究 |
| 关键词： | 水下航行器;局域共振;声学覆盖层;声子晶体;有限元耦合边界元;声散射特性 |
| 摘要： | 水下航行器减振降噪技术是水下通讯畅通及作业安全的重要保障，在水下航行器壳体表面敷设声学覆盖层是实现减振降噪最方便有效的方式。随着水下主动声纳向着更低频方向发展，声学覆盖层低频声波吸收性能急需提升。本文设计局域共振型声学覆盖层，利用局域共振机理提高声学覆盖层低频吸声性能。围绕局域共振型声学覆盖层展开研究，对其吸声性能及吸声机制进行分析。 建立声子晶体板型声学覆盖层和梯度型声学覆盖层FEM数值仿真计算模型，并利用解析法验证数值仿真模型的有效性。计算结果表明两种局域共振型声学覆盖层提升低频吸声效果明显。结合吸声系数曲线及位移矢量场，探究了两种局域共振型声学覆盖层的吸声机制。对于声子晶体板型声学覆盖层，空腔共振与散射体谐振的协同作用是提升其低频吸声性能的关键。梯度型声学覆盖层的梯度特性增强了声波在声学覆盖层中的波形转换，入射波中纵波转化为更容易在剪切阻尼较大的橡胶介质中消散的横波，增强了声学覆盖层中的能量耗散。建立通道实现COMSOL与MATLAB交互运算，通过遗传算法对声子晶体板型声学覆盖层进行几何参数优化，明显提升0Hz至1000Hz低频段的吸声效果。 采用边界元法和有限元耦合边界元方法，建立数值仿真模型对单壳体及敷设声学覆盖层壳体进行声散射特性计算，计算1500Hz内不同入射方向下壳体模型的目标强度频响曲线和指向性曲线。当声波从330°方向入射时，随着频率增加，目标强度值越来越大。靠近声源一侧相比于背对声源一侧，壳体表面散射声压更大。散射声压较大的方向主要为声波入射的方向和声波传播到壳体目标表面时发生反射的方向。敷设声学覆盖层能够有效减少声波入射方向处和反射方向处水下壳体的回波，降低目标强度值。随着频率的增加，声学覆盖层的吸声效果逐渐增强，降低目标强度的效果更加明显。 |
| 作者： | 司腾飞 |
| 专业： | 机械 |
| 导师： | 张志君 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 吉林大学 |
| 学位年度： | 2023 |
检索历史
应用推荐
