水下結(jié)構(gòu)覆蓋粘彈性材料的降噪復(fù)矢徑法分析

郭凱　周軍娥

【摘 要】復(fù)矢徑法是探究水下結(jié)構(gòu)覆蓋粘彈性材料的降噪特性的重要手段。本次研究采用SYSNOISE邊界元軟件以及脈動(dòng)球聲輻射驗(yàn)證軟件計(jì)算、審核復(fù)矢徑法在水下結(jié)構(gòu)覆蓋粘彈性材料降噪中的應(yīng)用有效性。

【關(guān)鍵詞】水下結(jié)構(gòu)、覆蓋粘彈性材料、降噪、復(fù)矢徑法

水下結(jié)構(gòu)覆蓋粘彈性材料的降噪研究需要以水下結(jié)構(gòu)聲輻射問(wèn)題分析為切入點(diǎn)，探討水下結(jié)構(gòu)覆蓋粘彈性材料的降噪特性的方法有很多，傳統(tǒng)方法主要有：有限元法、解析法、邊界元法等，其中解析法的優(yōu)點(diǎn)為：具有明確的物理意義，能夠簡(jiǎn)單的計(jì)算出輻射聲場(chǎng)精確解（根據(jù)經(jīng)典公式），但是該方法的缺點(diǎn)為：難以對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確解的計(jì)算（內(nèi)部各種耦合關(guān)系）；有限元法以及邊界元法的聯(lián)用，往往應(yīng)用與復(fù)雜結(jié)構(gòu)的輻射聲場(chǎng)精確解的求解，其中有限元法主要時(shí)計(jì)算結(jié)構(gòu)表面的振動(dòng)，而邊界元法主要求解位移解，但是在應(yīng)用的過(guò)程中，往往容易受高頻段單元尺寸的限制，計(jì)算量比較大，工作效率卻非常的低，因此，近年來(lái)，這些傳統(tǒng)的方式被棄用，逐漸的拓展復(fù)矢徑法的應(yīng)用。基于此，本文簡(jiǎn)單的介紹了復(fù)矢徑法的內(nèi)涵，淺析復(fù)矢徑法在探究水下結(jié)構(gòu)覆蓋粘彈性材料的降噪特性中的應(yīng)用價(jià)值，期望能夠產(chǎn)生一定的積極效用。

1 簡(jiǎn)單的介紹復(fù)矢徑法的內(nèi)涵

復(fù)矢徑法是一種間接性的積分方程法，它能夠?qū)⒁幌盗械奶撛袋c(diǎn)在結(jié)構(gòu)內(nèi)虛擬曲面上進(jìn)行配置，并且視為虛擬的邊界，隨后，需要科學(xué)合理的測(cè)量結(jié)構(gòu)表面振速，并且利用Helmholtz積分公式將其進(jìn)行離散化，繼而進(jìn)一步深入的計(jì)算出虛源點(diǎn)的強(qiáng)度（根據(jù)振速測(cè)點(diǎn)和虛源點(diǎn)之間的集合關(guān)系），得出相應(yīng)的振動(dòng)結(jié)構(gòu)的外部聲場(chǎng)（且滿足Helmholtz積分公式以及Som-merfeld遠(yuǎn)揚(yáng)輻射等條件）。因此，復(fù)矢徑法能夠更加直接的探究結(jié)構(gòu)內(nèi)部的虛源點(diǎn)與其外部輻射聲場(chǎng)之間的關(guān)系（且不受任何振動(dòng)結(jié)構(gòu)形狀的影響）。與此同時(shí)，由于虛源配置往往時(shí)設(shè)在結(jié)構(gòu)內(nèi)部，因此，容易導(dǎo)致虛源特征頻率處存在非唯一解現(xiàn)象的產(chǎn)生。雖然目前，我們已經(jīng)認(rèn)知到復(fù)矢徑法在探究水下結(jié)構(gòu)覆蓋粘彈性材料的降噪特性中的應(yīng)用重要性，但是在實(shí)際操作的過(guò)程中，還是需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，研究技術(shù)還需進(jìn)一步改進(jìn)。

在上述的應(yīng)有優(yōu)勢(shì)的指導(dǎo)下，本次研究采用SYSNOISE邊界元軟件以及脈動(dòng)球聲輻射驗(yàn)證軟件計(jì)算、審核復(fù)矢徑法在水下結(jié)構(gòu)覆蓋粘彈性材料降噪中的應(yīng)用有效性。即：采用SYSNOISE邊界元軟件有效的計(jì)算出結(jié)構(gòu)測(cè)量面的聲壓，并且有機(jī)的引入復(fù)矢徑虛源，從而有效的解決虛源特征頻率處存在非唯一解現(xiàn)象問(wèn)題，在全面的提高聲場(chǎng)計(jì)算的精確度的條件下，更加高效德爾衡量出水下結(jié)構(gòu)覆蓋粘彈性材料的降噪效果。

2 淺析復(fù)矢徑法在探究水下結(jié)構(gòu)覆蓋粘彈性材料的降噪特性中的應(yīng)用價(jià)值

復(fù)矢徑法在探究水下結(jié)構(gòu)覆蓋粘彈性材料的降噪特性中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在：

2.1 對(duì)聲壓測(cè)量的虛源法原理的應(yīng)用

所謂的聲壓測(cè)量虛源法原理，是指：在振動(dòng)空腔結(jié)構(gòu)的虛擬曲面上，進(jìn)行虛源疊加，表現(xiàn)為單層勢(shì)、雙層勢(shì)或者單雙組合勢(shì)等，同歸一些列的測(cè)量虛源數(shù)值的計(jì)算，得出：將奇異值控制在最低，便會(huì)急劇的降低計(jì)算的精確度，因此，需要嚴(yán)格的而控制奇異值標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 復(fù)矢徑縮比配置

復(fù)矢徑縮比配置中的結(jié)構(gòu)虛源系統(tǒng)與相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)求解具有密切的聯(lián)系，兩者之間具有強(qiáng)烈的相似性，也就是有阻尼結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)虛源特征頻率處不存在非唯一解現(xiàn)象，只具備唯一解，因此，有效的控制復(fù)矢徑縮比系數(shù)，便能夠有效的提升計(jì)算的精確度。

2.3 粘彈性材料聲阻抗傳遞

水下結(jié)構(gòu)覆蓋粘彈性材料的降噪會(huì)伴隨各種各樣的水下結(jié)構(gòu)，如：圓柱殼、球殼，這些形狀的水下機(jī)構(gòu)一旦粘連粘彈性材料，便會(huì)促使耦合邊界有效的滿足振速連續(xù)性以及徑向聲壓條件，而且眾所周知的是：結(jié)構(gòu)聲輻射主要是以徑向聲傳播，因此，復(fù)矢徑法在探究水下結(jié)構(gòu)覆蓋粘彈性材料的降噪特性中的應(yīng)用，能夠充分的彰顯出降噪的有效性。

2.4 粘彈性層界面耦合

水下結(jié)構(gòu)覆蓋粘彈性材料中的表面振動(dòng)減弱的話，便會(huì)在結(jié)構(gòu)以及粘彈性界面的交界處形成強(qiáng)烈的反射或者透射，因此，能夠起到隔聲、吸聲的作用。另外，聲音能夠在粘彈性材料內(nèi)發(fā)生相應(yīng)的波形轉(zhuǎn)換，而且波形通過(guò)粘彈性材料的聲波能夠沿著徑向結(jié)構(gòu)進(jìn)行外輻射，然后，需要科學(xué)合理的測(cè)量結(jié)構(gòu)表面振速，并且利用Helmholtz積分公式將其進(jìn)行離散化，繼而進(jìn)一步深入的計(jì)算出虛源點(diǎn)的強(qiáng)度。在整個(gè)運(yùn)行的過(guò)程中，噪聲便有效的降低，因此，全面的提升粘彈性層界面耦合處理能力是降噪的關(guān)鍵。另外，由于水下結(jié)構(gòu)覆蓋粘彈性材料的降噪如果為自由空間，選擇我們需要嚴(yán)格的控制粘彈性層內(nèi)表面聲壓以及相應(yīng)的振速，才能達(dá)到預(yù)想的降噪效果。

除此之外，在一切控制孔總完成之后，還需要利用復(fù)矢徑法進(jìn)一步檢測(cè)降噪效果，一旦發(fā)現(xiàn)任何問(wèn)題，及時(shí)的進(jìn)行修正，從而達(dá)到最理想的降噪效果。采用SYSNOISE邊界元軟件以及脈動(dòng)球聲輻射驗(yàn)證軟件計(jì)算、審核復(fù)矢徑法在水下結(jié)構(gòu)覆蓋粘彈性材料降噪中的應(yīng)用有效性，同時(shí)，需要全面的強(qiáng)化相關(guān)工作人員的綜合素質(zhì)，加大相關(guān)技術(shù)的自主研發(fā)，根據(jù)我國(guó)特色以及各種資源的利用情況，整合出一套完整且完善的管理機(jī)制，為提升其計(jì)算的精準(zhǔn)度保駕護(hù)航，且為我國(guó)的水下結(jié)構(gòu)覆蓋粘彈性材料的降噪研究事業(yè)指明方向，提供一定的幫助。

3 結(jié)語(yǔ)

本次研究證實(shí)了復(fù)矢徑法在探究水下結(jié)構(gòu)覆蓋粘彈性材料的降噪特性中的應(yīng)用價(jià)值，從復(fù)矢徑法的內(nèi)涵介紹以及復(fù)矢徑法在探究水下結(jié)構(gòu)覆蓋粘彈性材料的降噪特性中的應(yīng)用價(jià)值分析，探討了相應(yīng)數(shù)據(jù)計(jì)算提升精準(zhǔn)度的策略，得出：對(duì)聲壓測(cè)量的虛源法原理的應(yīng)用、復(fù)矢徑縮比配置、粘彈性材料聲阻抗傳以及粘彈性層界面耦合是影響其精準(zhǔn)度的關(guān)鍵要素，需要嚴(yán)格的控制好這些要素的計(jì)算質(zhì)量，從而確保降噪效果的準(zhǔn)確判定。另外，在控制自然因素的同時(shí)，還要強(qiáng)化人文因素的控制，全面的提升相關(guān)工作人員的綜合技能和綜合素質(zhì)，強(qiáng)化技術(shù)的自主研發(fā)等也是重點(diǎn)工作，而且人文因素的控制，在很大程度上影響著降噪工作效率和質(zhì)量，因此，自認(rèn)因素與人文因素需要齊頭并進(jìn)的強(qiáng)化控制，保障每個(gè)細(xì)小的環(huán)節(jié)計(jì)算準(zhǔn)確無(wú)誤，才能推動(dòng)降噪效果的提升。本文的分析闡述可能存在一定的片面性，需要進(jìn)一步深入探究，但是不能忽視其研究?jī)r(jià)值，期望能夠產(chǎn)生一定的積極效用。

[責(zé)任編輯：王偉平]