發(fā)布時(shí)間：2020-06-19 10:41

【摘要】：聲波在柔性邊界上傳播的問(wèn)題不僅在自然界廣泛的存在,而且在工程上有著非常重要的應(yīng)用,例如聲波在海底泥沙中的傳播、柔性多孔介質(zhì)材料的吸聲等,因此聲波在柔性邊界傳播的問(wèn)題越來(lái)越受到人們的關(guān)注。為了更加簡(jiǎn)單的研究聲波在多孔介質(zhì)中傳播這類問(wèn)題,人們通常將其簡(jiǎn)化為管道模型,對(duì)聲波在管道內(nèi)傳播的研究,既能反映這類問(wèn)題的基本物理規(guī)律,又能使研究變得簡(jiǎn)單。我們考慮到泥沙等都具有一定的柔性,為了更加真實(shí)的刻畫聲波在此類介質(zhì)中的特性,本文選擇了柔性管道這一即簡(jiǎn)單又兼具復(fù)雜特性的模型對(duì)其進(jìn)行研究。聲波在柔性管道內(nèi)的傳播包含聲學(xué)、流體力學(xué)、彈性力學(xué)等多個(gè)學(xué)科,并且涉及到復(fù)雜的流固耦合界面,目前人們對(duì)聲波在柔性邊界傳播這類問(wèn)題的研究還不夠充分。本文應(yīng)用一種介觀方法即多松弛格子Boltzmann方法對(duì)聲波在柔性管道內(nèi)的傳播進(jìn)行研究。我們選擇格子彈簧模型對(duì)柔性壁面進(jìn)行建模,對(duì)于流固耦合界面,我們使用浸入式邊界-格子Boltzmann方法來(lái)處理,整個(gè)聲場(chǎng)的計(jì)算我們通過(guò)流體演化以后得到的密度信息求得。通過(guò)數(shù)值模擬研究,我們得到:(1)柔性壁面的參數(shù)(楊氏模量、柔性層與管道內(nèi)流體的密度比)以及柔性管道內(nèi)不同性質(zhì)的流體對(duì)聲波傳播的影響。當(dāng)柔性壁面的密度比比較小時(shí),柔性管道對(duì)聲波的傳播影響較大,而且當(dāng)聲波的頻率與柔性固體的固有頻率接近時(shí),聲波衰減的數(shù)值會(huì)有明顯的增大。(2)相比于管道中的介質(zhì)為水的情況,介質(zhì)為空氣的時(shí),柔性管道對(duì)聲波衰減的影響很小。(3)本文還研究了柔性管道對(duì)不同波長(zhǎng)的聲波傳播的影響,就總體趨勢(shì)來(lái)說(shuō),隨著波長(zhǎng)的增大,柔性管道使聲波衰減的數(shù)值更大,在λ=170時(shí),由于聲波頻率與柔性壁面的固有頻率相近,所以聲波衰減的更大。(4)本文還模擬了橡膠材料對(duì)不同波長(zhǎng)的聲波的影響,在管道中的介質(zhì)為空氣時(shí),柔性管道對(duì)各波長(zhǎng)的聲波影響很小,但是對(duì)于管道中的介質(zhì)為水時(shí),柔性管道對(duì)某些波長(zhǎng)范圍內(nèi)的聲波影響很大。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P733.2;TB56

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本文編號(hào)：2720679