敷设声学覆盖层的圆柱壳体腔内噪声实验与仿真分析

摘要

圆柱壳作为轮船、潜艇、汽车、飞机等机械结构上的一种常用结构，常被用来保护壳体内部某些结构或精密仪器，若不能将壳内噪声控制在一定范围，则会引起结构和精密仪器的损坏，因此对圆柱壳腔内噪声响应的研究具有重要意义。基于此本文作了如下主要工作：　　首先，开展了圆柱壳腔内中低频噪声实验测试与分析。搭建圆柱壳声学实验装置，分别获得无敷设材料和敷设不同材料（丁基橡胶、400g/m2吸音棉、三聚氰胺泡沫）下的圆柱壳腔内噪声响应，为下文数值模拟可靠性的验证打下基础。同时得到结论如下：2mm厚丁基橡胶能够降低总体声压级2.96dB；吸音棉能够降低总体声压级5.76dB；20mm厚三聚氰胺泡沫能够降低总体声压级5.87dB。　　然后，进行了圆柱壳腔内中低频噪声仿真分析与验证。建立圆柱声腔有限元模型，数值模拟得到圆柱腔体声模态仿真解，与理论解进行对比，两者吻合较好；针对不同声学覆盖层采用不同仿真处理方法，模拟得到圆柱壳腔内噪声响应，与实验结果进行对比验证，并从频谱图和总体声压级两个方面比较不同仿真方法的优劣。结果表明丁基橡胶采用快速内饰法仿真相比实体单元法准确性更高，多孔材料采用实体单元法仿真相比快速内饰法准确性更高。　　最后，系统的研究了声学覆盖层对圆柱壳腔内中低频噪声的影响规律。数值模拟探究了150Hz-700Hz频段内材料敷设种类、敷设厚度、敷设率、敷设方式等因素对腔内噪声的影响。结果表明：1）相同质量下，三聚氰胺泡沫降噪量约为吸音棉的1.54倍，相同厚度下，吸音棉的降噪量约为三聚氰胺泡沫的1.07倍；2）三种材料的降噪量随厚度增加近似线性增大，但增大幅度有所不同，丁基橡胶降噪量增大幅度最为明显；3）随着三聚氰胺泡沫敷设率的增加，降噪量逐渐增大，简正频率逐渐减小；4）三聚氰胺泡沫50%敷设率条件下，斜向敷设具有更好的降噪效果；5）多层敷设能使降噪效果在150Hz-700Hz频段达到一个比较均衡的状态，且丁基橡胶敷设比例越大，降噪效果越好。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题来源

1.2 研究背景及意义

1.3 国内外研究现状

1.3.1 圆柱壳噪声研究现状

1.3.2 降噪技术研究现状

1.4 本文主要研究内容

第2章 敷设声学覆盖层的圆柱壳腔内中低频噪声实验研究

2.1 噪声实验测试装置的搭建

2.1.1 实验装置的搭建

2.1.2 实验装置的构成

2.2 实验测试流程

2.2.1 测点及传感器布置

2.2.2 测试流程

2.3 实验所用声学材料的介绍

2.4 噪声测试结果分析

2.4.1 声场均匀性测试

2.4.2 外载荷测试

2.4.3 无敷设材料圆柱壳内部中低频噪声响应测试

2.4.4 敷设材料圆柱壳内部中低频噪声响应测试

2.5 本章小结

第3章 敷设声学覆盖层的圆柱壳腔内中低频噪声仿真分析与验证

3.1圆柱壳体有限元模型的建立

3.1.1 圆柱壳体及内、外声腔有限元模型的建立

3.1.2 圆柱腔体声模态的仿真计算与理论验证

3.1.3 边界条件的施加

3.1.4 无敷设材料圆柱壳腔内中低频噪声响应实验验证

3.2 敷设声学覆盖层圆柱壳腔内中低频噪声响应实验验证

3.2.1 敷设丁基橡胶腔内中低频噪声仿真分析与实验验证

3.2.2 敷设吸音棉腔内中低频噪声仿真分析与实验验证

3.2.3 敷设三聚氰胺泡沫腔内中低频噪声仿真分析与实验验证

3.3 本章小结

第4章 声学覆盖层对圆柱壳腔内中低频噪声的影响规律

4.1 不同材料声学覆盖层对腔内中低频噪声的影响

4.2 敷设材料厚度对腔内中低频噪声的影响

4.2.1 丁基橡胶厚度对腔内中低频噪声的影响

4.2.2 吸音棉厚度对腔内中低频噪声的影响

4.2.3 三聚氰胺泡沫厚度对腔内中低频噪声的影响

4.3 敷设率对腔内中低频噪声的影响

4.4 材料敷设方式对腔内中低频噪声的影响

4.5 多层敷设对腔内中低频噪声的影响

4.5.1 多层敷设与单层敷设对腔内中低频噪声的影响

4.5.2 不同敷设比例对腔内中低频噪声的影响

4.5.3 多敷层中每层材料厚度对腔内中低频噪声的影响

4.6 声学覆盖层在平板结构上的应用

4.7 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文情况

攻读硕士学位期间参与的项目情况