【摘要】： 有源聲學結(jié)構(gòu)是近年來提出的一種控制結(jié)構(gòu)低頻聲輻射的有效方案，它是智能結(jié)構(gòu)在噪聲控制領(lǐng)域中的具體應用。本論文采用模態(tài)分析方法，將傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)振動模態(tài)理論和新興的聲輻射模態(tài)理論結(jié)合起來，對有源聲學結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵問題進行深入的理論和實驗研究。論文完成如下工作： (1)系統(tǒng)地總結(jié)了結(jié)構(gòu)聲輻射有源控制的各種方法及特點，對有源聲學結(jié)構(gòu)組成及特點做了分析說明，在總結(jié)國內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，闡述了有源聲學結(jié)構(gòu)的研究發(fā)展歷程及研究現(xiàn)狀，指出了尚需解決的關(guān)鍵問題。 (2)分別采用振動模態(tài)和聲輻射模態(tài)方法對結(jié)構(gòu)聲輻射進行分析，給出了結(jié)構(gòu)表面法向速度、聲場聲壓分布以及聲功率近場計算的求解方法；將振動模態(tài)和聲輻射模態(tài)聯(lián)合起來對結(jié)構(gòu)聲輻射進行分析，解決了兩個問題：1)確定了結(jié)構(gòu)在不同的激勵頻率(或振動模態(tài))下的主導聲輻射模態(tài)；2)確定了結(jié)構(gòu)各個振動模態(tài)間的耦合對輻射聲功率的影響。 (3)建立了聲-振耦合下的有源聲學結(jié)構(gòu)理論模型，基于“角落單極子”模型對有源聲學結(jié)構(gòu)的降噪機理進行了解釋并給出了次級聲源的布放準則；基于聲輻射模態(tài)理論，結(jié)合振動模態(tài)對次級聲源的布放規(guī)律進行了定量研究，得出了次級源在各種情況下的最優(yōu)布放位置以及次級聲源的面積、模態(tài)分布等因素對控制效果的具體影響。通過增加次級聲源個數(shù)拓寬對大面積平板聲輻射的降噪頻帶，并從振動模態(tài)角度對次級聲源的布放方案進行了研究。 (4)研究了適用于有源聲學結(jié)構(gòu)的兩種近場誤差傳感策略：基于振速的分布式誤差傳感和基于離散點近場聲壓的誤差傳感，對兩種傳感策略的原理及實現(xiàn)分別進行了深入分析。提出分頻段設(shè)計法解決了聲輻射模態(tài)傳感器設(shè)計中PVDF對形狀系數(shù)的最高階次和振動模態(tài)的最高階次選取之間的矛盾，給出了PVDF對的中心線選取原則，在此基礎(chǔ)上對PVDF傳感器進行了優(yōu)化設(shè)計。分別研究了基于結(jié)構(gòu)表面聲壓傳感和基于測量面聲壓傳感的有源控制，針對單頻和寬帶輻射噪聲構(gòu)建不同的有源控制目標函數(shù)，給出了相應的計算有源控制效果的公式，結(jié)合實例仿真結(jié)果進行了分析說明。對比了兩種傳感方式下的有源控制效果，從理論與工程實現(xiàn)兩方面討論了兩種誤差傳感策略的優(yōu)劣及應用中需要注意的問題。 (5)從不同的角度對有源聲學結(jié)構(gòu)的降噪機理進行深入研究。首先從聲輻射模態(tài)的角度進行分析，并得出了次級聲源個數(shù)與所能抵消的輻射模態(tài)之間的定量關(guān)系；然后根據(jù)初級結(jié)構(gòu)和次級結(jié)構(gòu)各自的“凈”輻射聲功率的變化，得出了初、次級結(jié)構(gòu)的能量轉(zhuǎn)化機制，利用結(jié)構(gòu)表面聲強的變化對此進行了驗證；最后對控制前后聲場中的聲強和聲壓分布變化進行了計算分析，揭示了次級板的面積、布放位置及個數(shù)對降噪效果的影響。 (6)采用分布式平面聲源作為次級聲源，對振動鋼板的聲輻射進行了抵消實驗，驗證了以往研究中的一系列關(guān)鍵理論結(jié)果。主要內(nèi)容包括：1)次級聲源的布放準則驗證；2)平面聲源的面積和布放位置對降噪效果的影響；3)基于近場聲壓的誤差傳感策略有效性驗證，將近場測量面聲功率作為有源控制目標函數(shù)的有效性驗證；4)控制前后聲場中聲壓和聲強的變化規(guī)律。
【圖文】：

西北工業(yè)大學博士學位論文階181、82.“9]。以上述平板結(jié)構(gòu)為例，在300Hz以內(nèi)前4階聲輻射模態(tài)的聲功率之和在總功率中所占比重大于97%，如圖2一5所示。為了準確起見，文中將討論范圍拓寬到前6階，，其它高階的輻射模態(tài)所占的聲功率很小，可以忽略。月習O州洲】以舊傾率I比700.口J以幻1弓比舊圖2一前6階聲輻射模態(tài)對應的特征值名贊莽勸勺勺盆眾知擠%5占~we一一凌產(chǎn)一旅產(chǎn)一萬貧一一右一一扁，一益繃率州之圖2一5前4階輻射模態(tài)的聲功率之和在總聲功率中所占比重對矩形平板結(jié)構(gòu)而言，各階輻射模態(tài)q。的形狀各不相同，圖2一6給出了不同頻率下的前六階模態(tài)形狀�？梢钥闯�:輻射模態(tài)形狀與平板邊界條件無關(guān):在低頻時，輻射模態(tài)形狀隨頻率變化很慢[87.韶1，其對稱和反對稱性是不隨頻率改變的。各階輻射模態(tài)形狀均具有一定的對稱或反對稱性

{{{’一 一一一 一圖2一8結(jié)構(gòu)的總輻射聲功率圖2一9前5階輻射模態(tài)的聲功率上述對應關(guān)系是針對長方形(l二，l，)平板得出，對于正方形(l二一l，)平板，以偶一奇或奇一偶模態(tài)振動時，yZ，0
【學位授予單位】：西北工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：TB535

【引證文獻】

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2 梁炎華;姚榮彬;葉金才;;多通道自適應有源控制器硬件系統(tǒng)設(shè)計[J];大眾科技;2010年01期

3 劉剛利;霍平;柏淑紅;章優(yōu)仕;;軌道交通的噪聲及屏障降噪技術(shù)的研究[J];制造業(yè)自動化;2011年06期

4 胡文林;李賢徽;楊軍;;極點配置法彈性平板有源隔聲系統(tǒng)優(yōu)化[J];聲學學報;2012年01期

5 郝夏影;陳克安;陸晶;;平板型有源吸聲結(jié)構(gòu)物理機制研究[J];振動工程學報;2010年03期

6 郝夏影;陳克安;陸晶;;有源吸聲結(jié)構(gòu)近場聲學特性[J];噪聲與振動控制;2010年05期

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1 郝夏影;鐘榮;陳克安;;基于聲阻抗匹配的有源吸聲結(jié)構(gòu)近場誤差傳感策略[A];第十三屆船舶水下噪聲學術(shù)討論會論文集[C];2011年

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本文編號：2629639