【摘要】：聲襯是抑制航空航天飛行器渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的最有效方式之一。傳統(tǒng)聲襯由于受其自身結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)、材料屬性所限,只能對(duì)特定頻帶的噪聲有明顯的抑制效果。一旦噪聲頻率超出該范圍,則抑制效果會(huì)明顯下降。本文在傳統(tǒng)聲襯的基礎(chǔ)之上,對(duì)聲襯腔體進(jìn)行深入的分析,并利用壓電振子的逆壓電效應(yīng),將壓電振子充當(dāng)成聲襯背腔,并提出了不同類(lèi)型腔體結(jié)構(gòu)的新型聲襯結(jié)構(gòu)。首先,本文基于平面波理論和傳遞矩陣?yán)碚?提出了八種不同輪廓曲線類(lèi)型的聲襯腔體,建立了聲襯聲學(xué)物理模型,推導(dǎo)出了八種異形腔體聲襯的傳遞損失解析表達(dá)式,并依次進(jìn)行仿真理論對(duì)比驗(yàn)證。對(duì)比結(jié)果表明,所推導(dǎo)出的八種傳遞損失解析表達(dá)式與仿真結(jié)果最大僅相差10Hz,仿真曲線與理論計(jì)算曲線幾乎重合,驗(yàn)證了基于平面波理論推導(dǎo)的傳遞損失計(jì)算公式的正確性。其次,對(duì)相同尺寸下的八種異形腔體壓電聲襯結(jié)構(gòu)依次進(jìn)行聲學(xué)有限元仿真,并將其仿真結(jié)果與圓柱形腔體壓電聲襯進(jìn)行匯總對(duì)比,其中頻率最大偏移量為121Hz,而相同尺寸下的圓柱形腔體聲襯頻率偏移量為60Hz。結(jié)果顯示,上述八種異形腔體壓電聲襯結(jié)構(gòu)與圓柱形腔體聲襯結(jié)構(gòu)在頻率偏移量上均有不同程度的提高。之后,進(jìn)行了聲學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建,采用3D打印技術(shù)加工了其中一種腔體類(lèi)型的聲襯并進(jìn)行了性能測(cè)試。將實(shí)驗(yàn)所采集到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理匯總,結(jié)果表明,該型聲襯在0-200V驅(qū)動(dòng)電壓作用下可有效的對(duì)以335Hz到415Hz的噪聲起到抑制作用。最后,對(duì)上述八種異形腔體聲襯單元進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn),仿照第二章的分析流程,對(duì)新的結(jié)構(gòu)依次進(jìn)行有限元仿真。將上述仿真結(jié)果與未改進(jìn)的異形腔體聲襯的傳遞損失曲線進(jìn)行對(duì)比。分析發(fā)現(xiàn),改進(jìn)后的聲襯與未改進(jìn)的聲襯相比起始頻率增大,頻率偏移量有所增幅。深入研究后發(fā)現(xiàn),雙曲線型聲襯頻率偏移百分率最大為15.4%,正弦曲線形聲襯最小為12.4%,而圓柱形腔體聲襯僅有9.4%。而雙曲線型腔體體積在八種異形腔體聲襯中最大,正弦曲線腔體最小,圓柱形最小。研究表明,異形腔體聲襯在相同尺寸下比圓柱型聲襯能實(shí)現(xiàn)更大寬頻帶的噪聲抑制。
【圖文】：

中北大學(xué)學(xué)位論文如圖 1.1 所示。然而亥姆霍茲共振器對(duì)噪聲產(chǎn)生明顯作用的頻率是由其幾何參數(shù)所決定的，一旦它的幾何尺寸確定下來(lái)，則該尺寸下的亥姆霍茲共振器只能對(duì)單一噪聲頻率有明顯的消聲效果，因此它的消聲頻率范圍窄，導(dǎo)致工作效率低[12,13,14,15,16]，所以傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的亥姆霍茲共振器只對(duì)特定頻帶的噪聲有明顯的消聲效果，噪聲抑制頻率單一，因而缺乏靈活性。針對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的聲襯有上述各種缺點(diǎn)，研制并挖掘用新理論、新結(jié)構(gòu)的新型聲襯以及可靈活調(diào)節(jié)工作頻率的聲襯成為當(dāng)前科學(xué)領(lǐng)域的研究焦點(diǎn)。

a)為多層夾縫結(jié)構(gòu)示意圖；b)為電機(jī)驅(qū)動(dòng)下的亥姆霍茲共振器示意圖
【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】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：V235.13

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本文編號(hào)：2605004