轮胎振动辐射声场有限元法与边界元法研究

为了探索轮胎振动辐射声场特征,基于实测得到的轮胎几何参数和材料参数,建立了P215/70R14型轮胎的有限元模型.将模态分析结果导入边界元软件,求解了轮胎在径向力激励下的辐射效率、辐射声功率、表面方均根振动速度、激励点法向声强及轮胎声场指向性.结果表明,在yOz平面(x轴为轮胎的对称轴)频率为61 Hz处,轮胎声辐射接近偶极子的辐射声场.在频率为451 Hz处,轮胎声辐射接近四极子的辐射声场.当频率高于451 Hz并继续升高时,声场指向性趋于复杂.该结果为进一步探讨轮胎在真实激励条件下辐射噪声的计算奠定了基础.     

多类振动噪声源下舰船水下噪声的耦合声场计算方法

针对具有DTMB 5415船型的某护卫舰,提出水动力、机械和螺旋桨等3类典型振动噪声源共同作用下舰船低中频水下噪声的耦合声场计算方法.基于URANS方法采用SST k-ω湍流模型,数值模拟了该舰在某航速下的非定常流场,并将其作为该舰的水动力噪声源;以某型螺旋桨的脉动压力与实测噪声数据作为机械振动源和螺旋桨噪声源.建立了该舰结构有限元-流体声学间接边界元(FEM-IBEM)声振耦合计算模型,以船体结构前40 000阶干模态作为声振耦合求解声学响应的模态基,计算了该舰在上述3类噪声源共同作用下0～500 Hz水下辐射声功率级,分析了各类噪声源辐射噪声的指向特性和频谱特性.比较了工程中常用的各噪声源辐射声级直接线性叠加方法与耦合声场计算方法的差异.研究表明,耦合声场计算方法的计算效率和精度更高,是多类振动噪声源激励下舰船低中频水下辐射噪声预报的优选数值计算方法.     

基于声辐射模态确定声功率

利用声辐射模态方法研究了声辐射问题．以声辐射模态表示振动表面的多极子辐射,构成一组基函数,采用声辐射模态展开振动表面辐射的声场信息．在声场中,选择包围振动表面的封闭表面,振动表面辐射的声功率为声强在该封闭表面上的积分．基于声辐射模态和声场分布模态,推导了计算任意形状振动表面辐射声功率的计算公式,丰富了声辐射问题中的模态分析内容．针对平板辐射,数值计算结果令人满意．     

离心风机蜗壳振动声辐射的定量预测

针对离心风机蜗壳振动产生的声辐射,提出了一种基于边界元分析的声辐射定量预测方法:根据蜗壳声辐射的边界元模型布置振动测点,测量其法向振动的加速度谱;提取加速度谱中峰值较高的基频和旋转频率分量,并将其转换成速度谱后加栽于数值模型的对应节点上,作为声辐射问题的速度边界条件;利用边界元法计算声场及声功率,预测蜗壳振动产生的噪声.结果表明:结构振动声比气动声小很多,相对于风机进出口的气动噪声而言,蜗壳因振动辐射的噪声可以忽略不计;当风机进出口安装消声器后,蜗壳振动的辐射噪声可能成为主要噪声源.基于边界元分析的蜗壳振动辐射噪声定量预测方法也可以应用到其他壳体振动辐射噪声的预测中.     

高速列车车内“声振”特性试验

为分析高速列车车内低频噪声主要来源,利用振动声辐射理论研究了车内声场特性与内饰板振动的关系.实验室半实物试验结果表明,内饰板振动和车内声场耦合响应特性在空气声和结构声传播过程中具有普遍适用性.应用该方法对某高速列车不同速度级、明线和隧道运行条件下的车内噪声特性进行分析.结果表明,列车运行速度越高,内饰板低频振动幅值增加越显著,这导致车内低频噪声的峰值更加突出.对于350km·h~(-1)速度工况,明线工况的低频噪声峰值主要来源于地板结构声辐射,而隧道环境下的噪声增加主要来源于侧墙和车顶结构的声辐射,并对各面板贡献度进行了定量化计算.最后,用工况噪声传递路径分析(OTPA)方法开展了噪声源贡献度定量化计算,结果表明,气动噪声所占比重最大,但振动激励的总和达60%,尤其是160Hz的峰值频率处,风机振动激励的贡献度最大.     

基于逆边界元法的内燃机噪声源识别方法

对内燃机复杂噪声源进行识别和排序是内燃机噪声控制的关键．基于逆边界元法（IBEM）的噪声源识别技术,利用边界元法建立了声场与结构表面振动速度之间的声学传递向量（ATV）．将常规的声压测量作为输入数据,在逆向数值计算方法的基础上能够精确地重构出结构表面法向振动速度,进而获得源面详细的振声特征信息．针对某轿车柴油机,测试了额定工况下近场144个场点声压,应用该方法在发火频率点处,重构出了柴油机表面法向振动速度分布．通过对比预测和实测声场点声压,验证了该方法的有效性．在噪声面板贡献量分析的基础上,对该柴油机各功能部件的噪声贡献量进行了排序,并得知额定工况下该柴油机的机体裙部是主要的噪声辐射部位．应用实例说明了该方法对复杂噪声源识别易于实施。具有更广的工程适应性．     

球磨机筒体振动噪声的仿真分析

本文对球磨机筒体的振动和声辐射进行了理论分析,然后结合边界元方法对筒体辐射声场进行了仿真分析。对比实测数据,仿真计算结果与实测结果有较好的一致性。对比分析表明噪声仿真分析可以应用到球磨机的降噪工程上,也能为低噪声球磨机筒体的设计提供理论依据。     

顶面吸声扁平空间中的稳态声场

本文对顶面吸声扁平空间中的稳态声场作了较深入的理论分析。文中把声场视作由直达声、顶面一次反射声和多次散射声三部分声场迭加而成,引进适当统计假定后,严格地解出了点声源辐射噪声时的声场和底面均布大量噪声源时的声场,并得出了相应的切合实用要求的近似计算公式.理论分析与实测结果作了比较,两者良好相符。     

超声珩磨工具头横向辐射声场的建模与仿真

对受纵向激励振动的功率超声珩磨工具头的横向辐射声场进行研究,以流固耦合系统运动方程为基础,利用弹性力学对超声珩磨工具头三维横向辐射声场进行理论计算,并通过有限元仿真分析了工具头横向辐射声场的声压分布规律。结果表明,该声场中的声压大小及分布分别与流固界面处振动工具头表面的应力大小和分布相有关。改变激励频率的大小,可以间接地改变横向辐射声场的声压分布。     

某叉车驾驶室外辐射声场预测研究

以某叉车驾驶室为研究对象,应用了PML方法和边界元法对驾驶室结构振动引起的外辐射声场进行分析预测。在CAE分析过程中,建立了叉车驾驶室PML方法和边界元法声学模型,并以接近实际工况下的振动位移为边界,计算了叉车驾驶室外近场点的声压情况,分析结果表明两种数值方法计算的声场结果基本一致,并与实际场点测试情况对比,测试结果作为CAE数值仿真判断依据,检验了模型的正确性。最后,在此元模型基础上对远场点进行预测分析。两种方法都能有效地分析驾驶室外声场,为结构设计和结构噪声辐射控制提供指导。     

考虑刚柔耦合的振动筛动力学研究

振动系统动力特性研究是研发新型振动筛的关键环节。考虑电机特性和系统构件刚柔耦合性质,是预测振动筛动力特性和结构强度的一种新方法。首先,利用Lagrange-Maxwell方程模拟了交流电机转子转动特性;其次,运用有限元法将振动筛的主要构件柔性化,并对其固有频率和振型作了计算,建立系统的次要部件的刚性结构实现系统的刚柔耦合;最后,运用动态测试仪器测试了样机的加速度响应,与仿真模拟结果作对比研究。结果表明,振动筛在激振力作用下,结构的弹性振动会影响系统的动态特性;刚柔耦合法考虑了材料固有的弹性属性更能准确地预测振动筛的动态特性,该研究方法能应用于其他旋转和精密机械的动力学特性研究。     

各向异性介质覆盖导体柱电磁散射特性的FEM/BEM分析

应用有限元-边界元耦合法计算任意截面形状二维各向异性介质覆盖导体柱的雷达散射截面,对介质柱内、外区域分别应用有限元和边界元法进行分析,然后通过场的连续性进行耦合,形成待求矩阵方程,最后应用内观法结合多波前法求解该方程.作为算例,分别计算了无限长各向同性介质覆盖导体方柱和圆柱在平面电磁波照射下的雷达散射截面,结果与有关文献一致,在此基础上计算了各向异性介质覆盖导体方柱和圆柱的雷达散射截面.     

介质覆盖导体柱散射特性分析

应用有限元-边界元耦合法计算任意截面形状二维介质覆盖导体柱的雷达散射截面，对介质柱内、外区域分别应用有限元和边界元法进行分析，然后通过场的连续性进行耦合，形成待求矩阵方程，最后应用内观法结合多波前法求解该方程．作为算例，分别计算了无限长介质覆盖导体方柱和圆柱在平面电磁波照射下的雷达散射截面，结果与有关文献一致，在此基础上计算了两层介质覆盖导体方柱和圆柱的雷达散射截面．结果表明，由于使用了内观法结合多波前法求解非对称稀疏矩阵，大大减少了计算时间．     

油藏热流固耦合渗流问题的有限元方法

提出了一种有效实用的求解油藏热流固耦合渗流问题的数值计算方法。该方法以有限元法为主,结合有限差分法,用有限元法求解耦合温度场方程和岩石耦合变形方程,用有限差分法求解流体耦合渗流方程,发挥有限元法网格技术和单元划分灵活的特点及处理复杂的油藏边界优势,兼顾了有限差分法在流场分析方面的成熟应用,使复杂的热流固耦合数学模型得以完整求解,取得了单由有限元法或有限差分法难以取得的效果,是一种新型的油藏数值模拟方法。     

治癌中超声加热引起的人体内温度场模拟

本文用简化的有限元法解算了在一定边界条件下的生物热传导方程，得到了超声热疗中人体里的瞬状温度分布，并讨论了超声聚焦，血流扩散和皮表温度等对超声加热的温度场的影响，提供了一种超声热疗中无损控温的方案。     

计入剪切变形板的自由振动求解方法

利用边界元法和有限元法混合分析计入剪切变形板的自由振动,引入Reissner型板自由振动基本方程,得出弯曲静力基本解,进而离散域内惯性力积分项,导出板自由振动的代数特征值方程,从而可求出固有频率及相应的振型。以四边简支方板对比分析、实验,证实计算精度可提高一阶,同时该方法具有无须对插值函数求一阶导数的优点。     

有限元-边界元耦合法计算任意截面形状二维介质柱雷达散射截面

应用有限元 边界元耦合法计算任意截面形状二维介质柱的雷达散射截面.对介质柱内、外区域分别应用有限元和边界元法进行分析,然后通过场的连续性进行耦合,形成待求矩阵方程,最后应用内观法结合多波前法求解该方程.作为算例,分别计算了几种柱体的雷达散射截面.数值结果表明,由于使用了内观法结合多波前法解非对称稀疏矩阵,大大减少了计算时间.     

应用DDM/FEM/BEM混合法计算各向异性介质柱电磁散射

应用重叠型区域分解法（DDM）结合有限元（FEM）和边界元法（BEM）计算二维各向异性介质柱电磁散射.对介质柱外的无限大区域采用边界元法分析,将介质柱所在区域分解为若干个重叠的子域,每个子域用有限元法分析,各子域间通过传输条件进行耦合.为了提高计算速度,引入了多波前法求解有限元方程,并用内观法结合多波前法解有限元和边界...     

微带天线的有限元法分析

本文提出用有限元法分析微带贴片天线。对微带馈电矩形微带贴片天线进行了计算,获得了微带天线内和沿馈线的场分布,并由此计算了微带天线的谐振频率、输入阻抗、辐射方向图等。此方法简便灵活,计算结果和实测值具有较好的一致性。     

静电场分析的比例边界有限元法

比例边界有限元法（SBFEM）是一种半解析数值分析的新方法,集合了有限元法和边界元法的优点,又具有独特的优点．在其辐射坐标上保持了解析性,因此其模拟精度较高,另外可以自动满足无限远的边界条件．从拉普拉斯方程出发,利用加权余量法并通过比例坐标和笛卡儿坐标变换,推导出静电场分析的比例边界有限元方程、电位求解公式以及电场求解公式．算例计算结果与解析解和其他数值方法比较结果表明,此方法具有精度高、计算工作量小的优点．