双弹性板矩形空腔内噪声的有源力控制.pdf

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1、第35卷第1期振动、测试与诊断V0【．35NO．12015年2月Feb．2015JournalofVibration，Measurement&Diagnosis双弹性板矩形空腔内噪声的有源力控制陈大林，陈南(东南大学机械工程学院南京，211189)摘要研究了在弹性板上施加不同参数的有源力对腔内噪声进行控制的问题。构建双弹性板构成的封闭矩形声腔模型，对封闭声腔的结构一声耦合特性进行分析，推导了在封闭声腔有源力控制作用下声压计算公式，给出采用有源力控制的最优控制模型。分析了弹性板在不同参数的次级力源激励下腔内局

2、部声场的声压级响应，并建立了仿真模型对局部声场的减噪效果进行分析。结果表明，合理选择次级力源的参数对控制效果的影响较为明显，且次级力源的个数并非越多越好。关键词封闭空间声场；结构一声耦合；声辐射；有源力控制；声压级中图分类号TB535；0326；TH731．0m；弹性板的材料为铝；厚度h一0．006m，铝中引言纵波声速为c，弹性模量为E，泊松比为u，阻尼为叩；密度为P；封闭空腔中为空气，密度为P0，阻尼为封闭空间噪声控制问题是工程中需要研究解决，声速为Co；为简谐初级激励力。的问题L】]，如车辆噪声控制、水

3、下航行器噪声控制口]等。Pan等分析了板一腔耦合系统的自由振动特性，提出每一个耦合系统模态都包括声场和结构振动两部分。Kim等用阻抗和导纳方法进行分析结构一声耦合问题。文献[7—8]分析了板～腔耦合系统的结构声辐射及声透射的控制问题，提出腔内声场势能的分布与作用在弹性板上的力源参数有关。Du等通过建立三维声腔模型，分析了单个弹性板简支连接条件图1两块弹性板结构的矩形封闭空腔下的声腔噪声控制问题。大多数研究对多个弹性板Fig．1TherectangleenclosuregeometryconsistsoftW

4、O构成的封闭空腔声压控制问题研究较少。elasticplates笔者考虑一个由双弹性板组成的矩形空腔，从声1．1初、次级声场分析弹性理论出发，通过模态综合法分析了双弹性板结构一声腔的声固耦合特性，比较了在不同的参数位置为空腔体枳，A为结构内壁总回积，AF为弹增加次级力源对腔内局部噪声场的控制效果的影响，性板面积(A一A。+A，即a，6板的面积之和)，假提出了减少空腔内噪声的基本控制思路，建立仿真模设F作用在弹性板口上r处，次级声场为作用在弹性板a上的一系列力源f引起的腔内声场。根型进行了局部噪声的减噪效果分

5、析验证。据声弹性理论，矩形腔内声场满足1封闭空间声场的计算—+十2叩—+十：”P，(￡)一c+Cnr封闭空腔结构如图1所示，其中：a，b板均为弹一性板；其余4个面为刚性壁结构。弹性壁与其余结(1)构的连接满足简支边界条件，假设均为局部反应表+2+幽)一面，其几何尺寸为Z：0．868m，z一1．150m，z。一*国家自然科学基金资助项目(50975047)收稿日期：2013—12—02；修回日期：2014～07—17134振动、测试与诊断第35卷从式(1)，(2)及(11)可以看出，腔内声场由结构VMM+，1

6、。^、模态，辐射模态及声模态组成。为了简化计算，采用其中：∞，分别为第n阶声腔固有圆频率和第1"12傅里叶变换求解，将式(4)代入式(1)，(11)，可得阶结构固有圆频率；P()，(r)分别为第，z阶声矗()一∑Lq(cu)(12)模态系数和第阶声模态函数；q()，(，)分别为第，n阶结构模态系数和第m阶结构模态函数；)一∞)一)M，M。分别为第；rl阶声模态质量和第m阶结构模态质量；Q(￡)为m阶广义激振力；Z为弹性壁令h一叫：+203一，h一2+表面特征声阻抗；C为声模态耦合系数，表示声模21叫m∞一∞

7、，一[l，2，⋯，Ⅳ]T，P一态之间的耦合；L为结构一声腔耦合系数，表示第[(∞)z()⋯P(∞)]T，Q一[q()口2(CO)⋯1)2阶结构模态与第阶声腔模态之间的相互耦合。q()]，L1一[L1lLl2⋯L1N]，则式(12)，(13)矩阵形式为C一1j()dA(3)AFP—ZQ(14)Q—HP—a，(15)L—AvjmdA(4)其中：z，H，Qr的表达式为AFQ()一一lFp(r)dA(5)z一[⋯，小根据模态函数的正交性，腔内声模态质量和板H一[‘，]结构振动模态质量的关系为(17)dM(一)(。)

8、[，，⋯，]1l』0dA—M2(r—s)(7)由方程(12～18)可以求解空腔内初级声场的声模态系数矩阵为根据模态综合法，腔内声压P(r，￡)可以表示为P一[zH—]ZQ，(19)腔内壁各阶声压模态与相应模态系数的乘积，设N求得空腔内初级声场声压的表达式为为声模态的阶次，则p(r，叫)一(r)乡()一P(2o)p(r，￡)一∑P(8)p(r，￡)一p(r，)e(21)当有初级力源作用在薄板a上时，腔内受力包次级声