本文關(guān)鍵詞：壓電致動(dòng)聲襯及其消聲性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：噪聲污染廣泛的存在于社會(huì)生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域,采用不同的手段對(duì)噪聲抑制或消除一直是工程界、學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)。聲襯技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)、氣流管道等流體機(jī)械的噪聲控制工程中有著廣泛的應(yīng)用。研究具有自適應(yīng)功能的新型聲襯,對(duì)于抑制寬頻噪聲,提升動(dòng)力機(jī)械的整體水平具有重要理論意義與工程實(shí)用價(jià)值。本文在研究渦流消聲理論以及壓電合成射流技術(shù)的基礎(chǔ)上,提出了一種可自主控制的壓電致動(dòng)聲襯,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)、氣流管道等流體機(jī)械中的寬頻噪聲進(jìn)行抑制。根據(jù)壓電致動(dòng)聲襯的工作原理,對(duì)壓電致動(dòng)單元進(jìn)行了設(shè)計(jì)與分析。建立了壓電片的有限元模型,并對(duì)其進(jìn)行分析計(jì)算。通過(guò)模態(tài)分析計(jì)算出所選用的壓電片(金屬振動(dòng)膜直徑為30mm,厚度為0.2mm;壓電陶瓷直徑為25mm,厚度為0.2mm)的固有頻率為2504 Hz,驅(qū)動(dòng)頻率越接近壓電片固有頻率共振現(xiàn)象越明顯,壓電片共振會(huì)影響聲襯的使用壽命。根據(jù)渦流消聲的基本理論,對(duì)壓電聲襯產(chǎn)生的射流進(jìn)行了分析。分別對(duì)壓電片和聲襯的外流場(chǎng)建立了有限元模型,并將電場(chǎng)、結(jié)構(gòu)以及流場(chǎng)進(jìn)行了多域耦合分析。通過(guò)分析計(jì)算出壓電致動(dòng)聲襯射流速度隨著壓電片激勵(lì)電壓的幅值和頻率的增大而增大;聲襯的射流速度隨著聲襯單元噴孔直徑的變小而增大;聲襯的射流速度在噴孔厚度為1mm時(shí)達(dá)到最大值96.4 m/s;腔體高度為1mm—2mm之間聲襯的射流速度趨于穩(wěn)定,大于2mm或者小于1mm時(shí)聲襯的射流速度明顯下降。采用LABVIEW編寫了數(shù)據(jù)采集程序以及自適應(yīng)控制程序,研發(fā)了吸聲系數(shù)測(cè)量系統(tǒng)并將其應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)測(cè)試中。根據(jù)聲襯技術(shù)的聲學(xué)評(píng)價(jià)方法,設(shè)計(jì)了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)方案。通過(guò)對(duì)壓電致動(dòng)單元射流速度的測(cè)試,進(jìn)一步研究射流速度與激勵(lì)電壓之間的關(guān)系。通過(guò)對(duì)聲襯板與平板吸聲系數(shù)的對(duì)比測(cè)試,說(shuō)明該聲襯能夠吸收一定的聲能,入射聲波頻率在700Hz—900Hz范圍內(nèi),吸聲系數(shù)最大增量為0.5;通過(guò)對(duì)鋪設(shè)有聲襯的管道進(jìn)行傳遞損失的測(cè)試,噪聲頻率在700Hz—800Hz時(shí),聲襯管道的傳遞損失最大增量為0.8。說(shuō)明該聲襯結(jié)構(gòu)對(duì)噪聲的抑制有增強(qiáng)作用。研究結(jié)果表明,相比傳統(tǒng)聲襯,所研發(fā)的壓電致動(dòng)聲襯具有更有效的寬頻噪聲抑制效果。
【關(guān)鍵詞】：壓電致動(dòng) 聲襯 射流速度 噪聲控制 傳遞損失 吸聲系數(shù)
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB535
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-22
• 1.1 研究背景及意義11-13
• 1.2 聲襯的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-19
• 1.3 渦流消聲技術(shù)研究現(xiàn)狀19-20
• 1.4 課題主要研究?jī)?nèi)容20-22
• 2 壓電致動(dòng)聲襯的理論分析22-32
• 2.1 壓電致動(dòng)聲襯工作原理22-26
• 2.1.1 壓電致動(dòng)聲襯的結(jié)構(gòu)22-23
• 2.1.2 壓電效應(yīng)23-24
• 2.1.3 壓電方程24-25
• 2.1.4 復(fù)合壓電振子驅(qū)動(dòng)原理25-26
• 2.2 壓電致動(dòng)聲襯的消聲原理26-27
• 2.3 聲學(xué)評(píng)價(jià)27-31
• 2.3.1 吸聲特性評(píng)價(jià)27-30
• 2.3.2 消聲性能評(píng)價(jià)30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 3 壓電致動(dòng)聲襯的數(shù)值模擬研究32-49
• 3.1 復(fù)合壓電振子振動(dòng)分析33-39
• 3.1.1 靜態(tài)分析34
• 3.1.2 模態(tài)分析34-37
• 3.1.3 諧響應(yīng)分析37
• 3.1.4 瞬態(tài)分析37-39
• 3.2 MFX多物理場(chǎng)流固耦合仿真分析39-48
• 3.2.1 流固耦合仿真41-43
• 3.2.2 射流速度與噴口距離關(guān)系43-44
• 3.2.3 驅(qū)動(dòng)電壓對(duì)射流速度的影響44-46
• 3.2.4 結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)射流速度的影響46-48
• 3.3 本章小結(jié)48-49
• 4 數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)49-55
• 4.1 基于LABVIEW的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)49-51
• 4.2 基于LABVIEW的聲襯自主控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)51-54
• 4.2.1 控制方案設(shè)計(jì)51-52
• 4.2.2 輸出程序設(shè)計(jì)52-54
• 4.3 本章小結(jié)54-55
• 5 實(shí)驗(yàn)研究55-73
• 5.1 聲襯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)55-56
• 5.2 復(fù)合壓電振子振動(dòng)性能測(cè)試56-59
• 5.2.1 振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)56-57
• 5.2.2 振動(dòng)測(cè)試結(jié)果分析57-59
• 5.3 聲襯的射流性能測(cè)試59-63
• 5.3.1 射流速度測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)59-61
• 5.3.2 致動(dòng)器射流速度分析61-63
• 5.4 吸聲性能測(cè)試63-66
• 5.4.1 實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)63-64
• 5.4.2 聲襯結(jié)構(gòu)的吸聲系數(shù)64-66
• 5.5 消聲性能的測(cè)試66-72
• 5.5.1 實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)66-68
• 5.5.2 傳遞損失分析68-72
• 5.6 本章小結(jié)72-73
• 6 結(jié)論與展望73-75
• 6.1 結(jié)論73-74
• 6.2 展望74-75
• 附錄75-79
• 參考文獻(xiàn)79-85
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果85-86
• 致謝86

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：339335