不同比率的矩形活塞声源辐射阻抗的研究.pdf

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1、维普资讯http://www.cqvip.com2008年3月咸阳师范学院学报Mar．20o8第23卷第2期JournMofXianyangNormMUnivemityVO1．23No．2【理论物理学与应用物理学研究】不同比率的矩形活塞声源辐射阻抗的研究任惠娟t，王雪妮t，张频2，贺西平。r1．咸阳师范学院物理系，陕西咸阳712000；2．西安建筑科技大学理学院，陕西西安710055；3．陕西师范大学应用声学研究所，陕西西安710062)摘要：从辐射阻抗的定义式出发，推导了矩形活塞辐射阻抗的四重积分表达式

2、，借助5个节点的高斯数值积分方法编程．计算了r(长与宽之比)不同时矩形活塞声源辐射阻抗的数值解，并绘制出辐射阻、辐射抗随k和r的变化关系曲线。结果表明，当活塞的形状一定时，其振动频率越高．面积越大，辐射阻及辐射声功率也越大；当振动频率和活塞面积均一定时，活塞形状越接近正方形，其辐射阻及辐射声功率也越大；随着频率及活塞面积的增大，活塞形状越接近正方形．同振质量由峰值下降越迅速。关键词：矩形活塞；辐射阻抗；数值计算中图分类号：0426文献标识码：A文章编号：1672—2914(2008)02—0022_03近

3、十几年来．声学在日常生活和生产中的应用日益广泛，已经深入到工业、农业、国防等行业部门，如器其中活塞辐射器因广泛应用而引起人们很大关注【捌。其中为波数为媒质密度、c为声在媒质中的传播关于圆形活塞的声场指向性及辐射阻抗问题，文献速度、为活塞的振速幅值、为角频率。活塞上所有f4，5】曾作过专门的讨论，而关于矩形活塞的声场指的面元在附近产生的总声压为向性及方形活塞辐射阻抗，文献[2，61曾作过专门的研究。本文则是在文献[2，6】的基础上，对一般的矩形p=』如f(2)活塞的辐射阻抗展开讨论。面元受到声场的反作用力为

4、1辐射阻抗的定义df=pds(3)辐射阻抗是描述声源的声辐射特性的一个重要对积分则整个活塞表面受声场的反作用力为参量。脉动球源在媒质中振动时，使媒质发生了稀密交替的形变，从而辐射了声波，而且声源本身也处产IPff，(4)于由它自己辐射形成的声场之中，因此它必然受到声场对它的反作用，设这个反作用力为，若球源表为了计算这个作用力，对积分时，令为h与轴反方向之间的夹角，则ds=hdOdh。ds的积分面的振动速度为，则辐射阻抗为。一般情况区域是整个活塞表面，当从0变化到2仃时，h没下为复数，令Z班，其中及，分别称

5、为辐有一个统一的表达式，于是该积分区域分为8段，即射阻和辐射抗。当0-<0<01时，0≤≤—；当Ot_

6、—01-02基金项目：陕西省自然科学基金项目(2007A07)；成阳师范学院科研基金项目(07XSYK264)。作者简介：任惠娟(1972一)，女，陕西周至县人，成阳师范学院物理系讲师，西北工业大学博士研究生，研究方向为超声工程及环境声学。维普资讯http://www.cqvip.com第2期任惠娟，等：不同比率的矩形活塞声源辐射阻抗的研究．23．i；当-<0<时，o；当03<0<兵中时，0h；当04<0

7、r口r6r2rsinO_0<时，0=三；Sm’JJ。JJ。sinkhdhdO)yi-nb当

8、、辐射抗分别为塞的长，6为矩形活塞的宽，长与宽的比率r詈。这样。即求得整个活塞表面受到声场的作用力为肛嘉(』』。cosOsinkhdhdO+丌vJ，口J，6，2·sinOk。JJosinkhdhdO)(6)cpu~tfa』0丽e埘dhdO+培⋯』』dd』‘孚fMdd=(f~fo’』。cosOcoskhdhdO++丌vJ，口J，6，2，sinO『=f罱狮df～鲁fx--a埘dd。JJ。c。s~hdhae)(7)手竹下t-x10。