直角域内的结构声辐射特性研究.pdf

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1、第15卷第l一2期2011年2月船舶力学Jou功alofShipMechanicsV01．15No．1—2Feb．2011文章编号：1007-7294(2011)01．0175—cr7直角域内的结构声辐射特性研究陈炉云1，王德禹1，张立军2(1上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海200240；2海军工程大学船舶与海洋工程系，武汉430033)摘要：直角空间域的边界特性影响内部结构的声辐射特性。文章通过引入保角映射取得不同边界特性下直角空间域内声边界元法的格林函数，以此导出相应的声辐射方程。并以脉动球声源的声辐射为例，进行数值分析并对比了直角空间域的边界特性、频率和与边界的距离对声

2、功率和声辐射指向性的影响。关键词：直角空间；声辐射；保角映射；声功率中图分类号：TB532文献标识码：AKeSearCn0naCOUSnCradlanonCnaraCtenSnCln1一■J●1■J■1』●』●■athree—dimensionalright-anglespaceatnree—dlmenSlona-n2nt-an2leSDaCeCHENId

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4、矗，WANGDe—yo，ZHANGLt_j甜(1sch∞l“NavalArchitech鹏，0ce蛐andCiVilEngineering’sh柚gllaiJi∞T0nguniversity，Shang}Iai200240，

5、china；2Department0fShip卸dOce卸En西neeriIlg，NavalUnive玛ity0fEn西neerillg，Wuh趴430033，China)Abstract：Thedifkrentboundedch啪ctersofrigIlt—an—espaceaffecttheacousticmdiationcharacteris-tic．W油theconfo咖altmsfo咖ation，theGreen’sfunctionofthe∞ousticBEMfunctionofrigIlt一卸despaceisdeduced，锄dthecorrespondingacou

6、sticradiationfunctionisobtained．IntIIispaper'theacousticradiati伽ofpulsatingsphereforex锄ple，theacousticradiationpower鲫dradiati仰directivitye如ctbyt王leboundedcharacter，fhquencyaIlddis劬ceare锄alyzed．KeywoHls：right一舳出espace；acousticradiation；coⅢb训transfo珊ation；∽ousticpower1引言目前，结构声学问题大都针对振动结构在无界空间(自由声

7、场)中的声辐射【阔。由于结构所处的环境不同，结构声辐射的边界特性随之而改变，如近地面的振动结构向空气中进行声辐射会受到地面反射的影响，水下结构的声辐射会受到水面和海底面的影响。研究具有不同边界表面属性的受控局部空间内的振动结构的声辐射具有重要的实用价值。采用边界元法进行结构声辐射分析中，由于在边界元法中Helmhol乜积分方程的积分域是声场中的所有边界表面，对于振动结构在局部空间内的声辐射问题，除对结构表面上积分外，须对受控局部空间中的控制面进行积分。为避免在半空间中的无限延伸平面边界表面上进行积分，Seybert等采用半空间的格林函数使HelInholtz积分方程中相对应的无限延伸

8、平面边界表面上的积分为零，这样进行计算时仅需对结构表面进行离散和积分即可。黎胜等同对半空间内结构声辐射功率和指向性做了研究。邹元杰等嘲分析了同时具有两种边界性质的浅水中结构声辐射问题。收稿日期：20lO埘一13修改日期：2010—12一14作者简介：陈炉云(1976_)。男，博士，上海交通大学助理研究员。176船舶力学第15卷第l一2期文中，分析了三维空间内具有不同边界特性的局部空间内的结构声辐射问题。通过引入保角映射理论，推导出声边界元的格林函数，重点探讨了具有两个刚性表面和具有一个自由表面一个刚性表面的边界特性下直角空间域的结构辐射声功率和指向性问题。2声辐射的基本理论对于具有封

9、闭结构表面S的振动结构体C，在其外部的均匀理想流体介质C’中产生的小振幅运动时的声辐射，可由HelIIlIIoltz公式来描述：V．p如．p=o(1)式中，p(为t)-p(引e“为声压、后=等为波数、∞为圆频率、c为声速度。声波满足Neu眦nu边界条件，声压p满足somme彘ld辐射条件：鲫[r(等一却)]=0。(1)式通过数学变换处理后，可得Helrlllloltz方程的积分形式，即对于单频声场内辐射声压p满足Helmholtz积分方程：c(P)p(P)