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机器辐射声场分析的新型计算方法研究

王秀峰  
【摘要】: 本文在分析了声辐射计算问题的发展历史和研究现状的基础上,从理论、方法和应用 技术等方面对振动声辐射计算问题进行了深入系统的研究。详细地推导出振动声辐射的边 界积分方程计算公式,对利用边界积分方程计算声辐射问题过程中,解的非唯一性的产生 进行了深入的分析,改进了CHIEF法以提高其克服解的非唯一性的有效性和可靠性,开发 并考核了三次样条改进CHIEF法计算软件;导出了边界点方法分析振动声辐射问题的误差 估计理论公式,在此基础上,提出了改进体积源边界点方法,并从诸多算例和振动长方箱 体声辐射的实验研究两方面对该方法的有效性和可靠性进行了验证;提出了一种新型的随 机振动声辐射计算方法—统计分布源边界点方法,并从诸多算例和实验研究两方面对该方 法的有效性和可靠性进行了验证。 第一章评价了振动声辐射计算在结构低噪声设计中的作用;回顾并分析了振动声辐射 计算发展的历史和研究现状;介绍了本论文研究工作的主要内容。 第二章在声波动理论基础上,详细地推导出对应于无限域和半无限域的外部振动声辐 射问题的边界积分方程计算公式;根据Fredholm积分理论,对利用边界积分方程计算振动 声辐射问题过程中解的非唯一性的产生进行了分析和证明;改进了CHIEF法以提高其克服 解的非唯一性的有效性和可靠性;对不同条件下奇性系数的计算、强奇性积分的收敛性及 其在变量替换时与普通积分的差异性、不同阶奇性积分的计算、数值求积分等进行了研究; 开发了三次样条改进CHIEF法计算软件,并通过算例考核了该方法在特征波数处克服解的 非唯一性的有效性和在保证计算精度的前提下实现剖分粗化以提高计算效率的可行性。 第三章导出了边界点方法分析振动声辐射问题的误差估计理论公式,揭示了边界点方 法分析振动声辐射问题的物理本质;研究了特解场的局部特性对边界点方法的数值稳定性 的影响;改进了现有的特解场构造方法,提出了改进体积源边界点方法;通过诸多不同边 界曲面和不同边界量分布的声辐射算例,从计算精度、计算速度、计算稳定性、对振动体 表面几何形状的适应性以及克服解的非唯一性等方面,对改进体积源边界点方法的有效性 进行了考证。 第四章提出了一种新型的随机振动声辐射计算方法—统计分布源边界点方法;通过诸 多不同边界曲面和不同边界量分布的随机振动声辐射算例,从计算精度、对振动体表面几 何形状的适应性以及克服解的非唯一性等方面,对统计分布源边界点方法的有效性进行了 考证。 第五章设计加工了一模拟机床主轴箱的长方箱体,在半消声室环境下,分别对其在单 点处一系列简谐激励作用下和两点处的独立白噪声激励作用下的振动及其辐射声场进行了 实验研究和分析计算,通过计算结果和实测值之间的比较,进一步验证了改进体积源边界 合肥工业大学搏士学位论文 点方法和统计分布源边界点方法计算振动声辐射问题的有效性和可靠性。 第六章对全文的研究工作进行了总结,给出了主要的研究成果和结论。


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