[发明专利]一种用于确定穿孔板耦合封闭声腔声压响应的方法

说明书

本发明公开了一种用于确定穿孔板耦合封闭声腔声压响应的方法，该方法包括以下步骤：由两个子声场、中间穿孔板以及点声源构成耦合封闭声腔；引用Chebyshev多项式级数给出子声场内声压响应的表达形式；建立耦合封闭声腔的能量函数；结合穿孔板理论得出穿孔板的耦合能量；采用瑞利里兹法对耦合封闭声腔能量函数中未知Chebyshev多项式系数取极值获得耦合封闭声腔控制方程；求解控制方程得到声压表达式中的未知系数，将未知系数带入声压表达式得到耦合封闭声腔的声压响应。本发明能够高效且精确地计算出穿孔板耦合封闭声腔的声压响应，在保证准确性的同时，可有效减少计算时间，降低算力资源需求。

技术领域

本发明属于声学领域耦合声场计算分析方法，具体涉及一种用于确定穿孔板耦合封闭声腔声压响应的方法。

背景技术

管道结构广泛存在于各种工程领域，对其低噪声设计及声学特性调控受到众多学者的普遍关注。针对管道中存在的低频宽带噪声，各国学者围绕如何发展具有良好低频宽带噪声抑制性能的新型管道消声方法进行了持续探索和大量研究。有学者提出(微)穿孔消声结构用于低频消声，如(微)穿孔管消声器等。在此类管道结构消声器中，内部声场通常是被穿孔板(管)分割为多个声腔，各个声腔通过穿孔结构相互作用，从而达到降噪作用，而分析此类耦合界面为穿孔结构的耦合声场的声学响应问题具有重要的工程意义。从现有文献来看，对耦合界面为穿孔结构的耦合声学空间分析方法多为基于波动声学的模态叠加法(周振威.弹性微穿孔板/膜与腔体耦合的研究及在低频消声的应用[D].华南理工大学,2019.)以及有限元法。前者不仅处理过程繁琐，且为了保证最终结果的准确性，需要较高的截断数，数据处理量过大；而有限元法步骤较为繁琐，且精度受网格细密程度的影响，算力资源需求较高。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种处理过程简单，结果准确，效率高的用于确定穿孔板耦合封闭声腔声压响应的方法

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种用于确定穿孔板耦合封闭声腔声压响应的方法，包括如下步骤：

步骤一：由两个子声场、中间穿孔板以及点声源构成耦合封闭声腔；

步骤二：引用Chebyshev多项式级数给出子声场内声压响应的表达形式；

步骤三：建立耦合封闭声腔的能量函数；耦合封闭声腔的能量由两个子声场的势能、动能、声源做功以及穿孔板两侧子声场相互作用产生的耦合能量；结合穿孔板理论得出穿孔板的耦合能量；

步骤四：采用瑞利里兹法对耦合封闭声腔能量函数中未知Chebyshev多项式系数取极值获得耦合封闭声腔控制方程；

步骤五：求解控制方程得到声压表达式中的未知系数，将未知系数带入声压表达式得到耦合封闭声腔的声压响应。

对前述用于确定穿孔板耦合封闭声腔声压响应的方法的进一步完善或者具体实施方式，步骤二中，穿孔板耦合封闭声腔的两个子声场的声压响应基于Chebyshev多项式级数方法进行求解，声场三个方向均按Chebyshev多项式级数展开，其表达式为：

其中：i＝1,2为子声场编号，为系数，T_m(x_i),T_n(y_i),T_l(z_i)分别为x,y,z三个方向的Chebyshev多项式级数展开式，其具体形式为：

对前述用于确定穿孔板耦合封闭声腔声压响应的方法的进一步完善或者具体实施方式，步骤三具体包括：

采用能量原理建立耦合封闭声腔的能量函数：