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三层平板结构声能流计算及传输规律

声学学报 2013年第6期38卷 733-742页

作者：马玺越陈克安丁少虎玉昊昕陈珏西北工业大学航海学院环境工程系西安710072

为了理解多层有源隔声结构的物理机理,同时优化被动隔声结构,需深入分析三层结构中声能量的传输规律。首先对三层板腔结构建模并求解系统的振动响应,然后用数值方法求解平板向封闭空间辐射声的声传输阻抗,并计算各层结构的辐射声功率。... 详细信息

为了理解多层有源隔声结构的物理机理,同时优化被动隔声结构,需深入分析三层结构中声能量的传输规律。首先对三层板腔结构建模并求解系统的振动响应,然后用数值方法求解平板向封闭空间辐射声的声传输阻抗,并计算各层结构的辐射声功率。最后,通过分析各子系统所占的能量及各层结构四类模态组辐射声功率的变化获得声能量的传输规律。结果表明,按模态类型的不同,能量传输可等效认为存在四个传输通道,各通道的能量传输具有相似的带通特性,其成因在于不同的平板与空腔模态对的耦合强弱不同。

关键词：传输规律平板结构计算声能流辐射声功率三层结构隔声结构传输通道

基于平面声源的三层有源隔声结构物理机制研究

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声学学报 2013年第5期38卷 597-606页

作者：马玺越陈克安丁少虎玉昊昕陈珏西北工业大学航海学院环境工程系西安710072

次级源为平面声源的三层有源隔声结构,深入理解有源隔声的物理机理有助于挖掘降噪潜力及实现系统优化设计。首先对三层有源隔声结构建模并求解系统的振动响应。然后,对控制前三层结构中声能量的传输规律进行深入分析。最后,在辐射板声... 详细信息

次级源为平面声源的三层有源隔声结构,深入理解有源隔声的物理机理有助于挖掘降噪潜力及实现系统优化设计。首先对三层有源隔声结构建模并求解系统的振动响应。然后,对控制前三层结构中声能量的传输规律进行深入分析。最后,在辐射板声功率最小条件下,通过分析控制前后声能量传输特性的变化阐述了隔声的物理机理。结果表明,声能量在三层结构中传输形成四个等效的传输通道,中间板与两腔的作用类似带通滤波器,不同的传输通道具有相似的带通特性。有源隔声机理在于,通过控制抑制了通带内的能量传输,显著提高了三层结构整体的隔声性能,从而有效阻止了声波的向后传播。

关键词：隔声结构平面声源有源物理机制传输规律三层结构分析控制物理机理

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阻尼受击板的时域建模及声音合成

声学学报 2014年第1期39卷 75-84页

作者：张冰瑞陈克安马玺越丁少虎西北工业大学航海学院环境工程系西安710072

为满足声源辨识中对合成冲击声的迫切需求,建立了球-板撞击的时域模型,提出一种时域快速求解方法,并进行了实验验证.首先给出一种将时域有限差分法(FDTD)和模态展开法(MEM)相结合的时域混合方法,求解板的振动方程,并解决了混合方法中ME... 详细信息

为满足声源辨识中对合成冲击声的迫切需求,建立了球-板撞击的时域模型,提出一种时域快速求解方法,并进行了实验验证.首先给出一种将时域有限差分法(FDTD)和模态展开法(MEM)相结合的时域混合方法,求解板的振动方程,并解决了混合方法中MEM的模态截断和初值问题,及两种方法中阻尼的一致性问题;随后,给出了简支矩形板的冲击声计算结果,通过与FDTD方法的运算量进行对比,验证了混合方法的高效性;最后,针对自由边界下的L形板进行了实验验证.结果表明,与传统FDTD方法相比,时域混合方法在保证合成冲击声精度的前提下可将计算效率提高100至1200倍。

关键词：简支矩形板时域建模声音合成阻尼 FDTD方法时域有限差分法模态展开法混合方法

自由场中大尺寸有源微穿孔板吸声器的低频吸声性能

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物理学报 2023年第6期72卷 166-181页

作者：王蕾马玺越陈克安刘韬西安建筑科技大学理学院西安710055 西北工业大学航海学院西安710072

大尺寸有源微穿孔板吸声器的低频吸声性能依赖于入射声场环境,故在现有管道声场的研究基础上,探究了其在自由场环境中的有源吸声性能.首先,引入随位置变化的声压反射系数表征非局部反应表面在垂直入射平面波激励下的反射声场,并结合模... 详细信息

大尺寸有源微穿孔板吸声器的低频吸声性能依赖于入射声场环境,故在现有管道声场的研究基础上,探究了其在自由场环境中的有源吸声性能.首先,引入随位置变化的声压反射系数表征非局部反应表面在垂直入射平面波激励下的反射声场,并结合模态分析法建立理论模型.其次,从空腔声模态对入射波的反射作用及对声吸收的贡献度揭示了自由场中有源吸声的物理机制,构建了误差传感策略.最后,实验验证了理论模型与所获结论的正确性.研究表明:入射波激励起的(0,0,0)空腔声模态,其幅值越大对入射波的反射作用越强;控制源抑制该声模态并使其幅值降到最优值时,它不再反射并会大幅吸收入射波,低频吸声性能显著提升.但控制源激发的高阶空腔声模态对入射波起完全反射作用,将阻碍控制性能的提升.故相比于管道声场,自由场中的有源吸声性能有所减弱.控制源在抑制(0,0,0)声模态的同时能确保不大幅激起高阶声模态时,声压释放和阻抗匹配传感策略对自由场环境仍然适用.

关键词：微穿孔板吸声器低频有源吸声自由场控制机理误差传感策略

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基于平面声源的三层有源隔声结构次级源最优布放

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西北工业大学学报 2013年第3期31卷 386-391页

作者：马玺越陈克安丁少虎西北工业大学航海学院陕西西安710072

三层有源隔声结构中次级平面声源的布放影响系统的隔声性能,平面声源位置的优化需重点研究。应用遗传算法在宽频带内对三层结构中平面声源的位置进行优化设计。首先对三层板腔结构建模并求解振动响应,然后分别以被动隔声、有源降噪及系... 详细信息

三层有源隔声结构中次级平面声源的布放影响系统的隔声性能,平面声源位置的优化需重点研究。应用遗传算法在宽频带内对三层结构中平面声源的位置进行优化设计。首先对三层板腔结构建模并求解振动响应,然后分别以被动隔声、有源降噪及系统总隔声性能为依据,构建宽频带优化函数;最后通过迭代计算获得最优的布放位置。结果表明,对于被动隔声最优的平面声源布放位置应位于双层结构的中间;而对有源降噪,次级声源应尽量靠近入射板布放。对于系统总的隔声性能,最优的布放位置应在上述两者之间取折中。

关键词：三层有源隔声结构平面声源最优布放遗传算法

用于三层有源隔声结构误差传感的压电传感薄膜阵列及其优化设计

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物理学报 2013年第12期62卷 296-305页

作者：马玺越陈克安丁少虎张冰瑞西北工业大学航海学院环境工程系西安710072

基于平面声源的三层有源隔声结构系统易于实现且具有良好的低频隔声性能,实现该系统需解决的关键问题是误差信号的检测.本文将压电传感薄膜聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)阵列检测简支梁辐射模态的理论拓展到二维结构,并应... 详细信息

基于平面声源的三层有源隔声结构系统易于实现且具有良好的低频隔声性能,实现该系统需解决的关键问题是误差信号的检测.本文将压电传感薄膜聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)阵列检测简支梁辐射模态的理论拓展到二维结构,并应用到三层隔声结构实现误差传感的优化设计.根据三层结构中特殊的能量传输规律,对误差传感方案中目标函数的选取、PVDF数目确定以及传感系统优化等问题进行深入分析.研究表明,由于辐射板能量主要集中在有限个振动模态上,只需将少数经固定系数加权的PVDF薄膜输出电流求和即可获得前三阶辐射模态幅值.辐射模态幅值的检测值与理论值符合良好,保证传感精度的同时有效简化了系统.

关键词：三层有源隔声结构误差传感策略压电传感薄膜阵列辐射模态

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水下圆柱壳声辐射有源力控制及机理分析

振动工程学报 2014年第4期27卷 547-554页

作者：丁少虎陈克安马玺越玉昊昕西北工业大学航海学院陕西西安710072

研究了利用力激励进行水下有限长圆柱壳振动声辐射有源控制问题。考虑流固声振耦合作用,根据圆柱壳辐射声功率在周向相互解耦的特性,推导了次级力源最优强度解析表达式,比较了单个力和多个力有源控制后的降噪效果;利用圆柱壳结构振动模... 详细信息

研究了利用力激励进行水下有限长圆柱壳振动声辐射有源控制问题。考虑流固声振耦合作用,根据圆柱壳辐射声功率在周向相互解耦的特性,推导了次级力源最优强度解析表达式,比较了单个力和多个力有源控制后的降噪效果;利用圆柱壳结构振动模态和声辐射模态的对应关系,分析了圆柱壳声辐射有源力控制的物理机理。研究结果表明:多个次级力更能有效地控制壳体产生声辐射的振动部分而达到控制噪声的目的;水下圆柱壳的前几阶声辐射模态的辐射效率很高,而辐射模态幅度较低,有源控制机理在于降低与结构振动模态对应的声辐射模态幅度,从而有效控制结构振动产生的声辐射。

关键词：噪声有源控制水下圆柱壳声辐射模态振动模态

PVDF阵列构建结构声辐射有源控制误差传感策略

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振动工程学报 2013年第5期26卷 797-806页

作者：马玺越陈克安玉昊昕丁少虎西北工业大学航海学院陕西西安710072

结构声有源控制是抑制低频声辐射的有效方案,误差传感策略是实现该系统需解决的问题。通过矩形小块PVDF阵列采集结构表面振动信息实现波数变换,在波数域构建传感策略实现误差信号的检测。首先对平板的振动响应建模,然后以波数域辐射声... 详细信息

结构声有源控制是抑制低频声辐射的有效方案,误差传感策略是实现该系统需解决的问题。通过矩形小块PVDF阵列采集结构表面振动信息实现波数变换,在波数域构建传感策略实现误差信号的检测。首先对平板的振动响应建模,然后以波数域辐射声功率为基础,通过对结构表面加速度或PVDF输出电荷作连续与离散波数变换来构建误差信号,实现误差传感策略。最后通过实例计算来验证误差传感方案的有效性,并给出其具体的实现步骤。结果表明,构建的误差信号与结构的辐射声功率信息相关性强,且用少量PVDF薄膜采样即可获得满意的降噪效果。

关键词：结构声辐射有源控制波数变换误差传感策略

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双层加筋板低频声的隔离与有源控制

声学学报 2014年第4期39卷 479-488页

作者：马玺越陈克安丁少虎张冰瑞西北工业大学航海学院西安710072

为探讨加筋对双层结构低频隔声及有源控制的影响,分析了筋条数目及布放位置对双层加筋结构低频隔声性能、有源控制策略选取及有源隔声性能的影响。首先利用模态叠加与声-振耦合理论对双层加筋结构建模,然后采用数值算例对上述问题展开... 详细信息

为探讨加筋对双层结构低频隔声及有源控制的影响,分析了筋条数目及布放位置对双层加筋结构低频隔声性能、有源控制策略选取及有源隔声性能的影响。首先利用模态叠加与声-振耦合理论对双层加筋结构建模,然后采用数值算例对上述问题展开探讨。研究发现,筋条数目增多或筋条靠近基板的中间位置布放,将有利于双层加筋结构低频隔声性能的提高。对于有源控制措施,声控制策略与力控制策略相比,前者的控制效率较高且降噪效果较好。由于筋复杂的耦合影响,添加多条筋或筋条靠基板中间布置时有源控制效果减弱,需施加多个点源才能获得较好的降噪效果。

关键词：有源控制隔声性能加筋结构加筋板降噪效果基板筋条隔声量中间位置控制效率