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基于物理信息神经网络的内部声场正反问题数值计算

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计算物理 2022年第6期39卷 687-698页

作者：吴国正王发杰程隋福张成鑫青岛大学机电工程学院山东青岛266071 青岛大学多功能材料与结构力学研究院山东青岛266071

针对频域内部声场正反问题的数值模拟,建立基于物理信息的神经网络架构。与基于数据驱动的神经网络不同,将声学问题的Helmholtz方程及其对应的边界条件引入神经网络,所建立的神经网络算法不仅能够反映训练数据样本的分布规律,而且也遵... 详细信息

针对频域内部声场正反问题的数值模拟,建立基于物理信息的神经网络架构。与基于数据驱动的神经网络不同,将声学问题的Helmholtz方程及其对应的边界条件引入神经网络,所建立的神经网络算法不仅能够反映训练数据样本的分布规律,而且也遵循由偏微分方程描述的物理定律。考虑到频域声学问题中含有复数部分,建立两种网络架构,并进行验证和比较分析。该方法无需网格划分和数值积分等繁琐的数值计算过程,可自由地处理不规则区域和非均匀分布情形。数值实验考察二维和三维复杂几何结构的声学正问题及反问题,结果表明所建立的物理信息神经网络算法具有较高的精确度、收敛性和鲁棒性。

关键词：物理信息神经网络声学问题 Helmholtz方程正问题反问题

基于局部基本解法的声学反问题模拟及Matlab实现

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青岛大学学报（工程技术版） 2023年第3期38卷 39-47页

作者：蓝立源王发杰陈增涛程隋福青岛大学机电工程学院山东青岛266071 青岛大学多功能材料与结构力学研究所山东青岛266071

针对柯西声学反问题,即部分边界信息未知的声学问题,本文采用局部基本解法,对基于局部基本解法的声学反问题模拟及Matlab实现进行研究。采用新型半解析无网格配点法,将中心节点处的声压表示成局部支撑域内支撑节点处声压的线性组合,再... 详细信息

针对柯西声学反问题,即部分边界信息未知的声学问题,本文采用局部基本解法,对基于局部基本解法的声学反问题模拟及Matlab实现进行研究。采用新型半解析无网格配点法,将中心节点处的声压表示成局部支撑域内支撑节点处声压的线性组合,再通过可测边界节点的已知物理量,使内部节点和不可测边界节点的声压值满足控制方程,建立一个大型稀疏线性方程,获得不可测边界的声压值。同时,给出局部基本解法的计算模型及其数值离散格式,并以Matlab为软件平台,设计了声学反问题仿真计算程序,开发了图形用户界面(graphics user interface,GUI)。仿真结果表明,该方法计算精度高,数值稳定,对含有噪声的边界数据可得到较好的反演结果。该研究为声学反问题的数值模拟提供了一种新的思路。

关键词：局部基本解法声学反问题 Helmholtz方程 Matlab工具箱

振动体声学灵敏度分析的Burton-Miller奇异边界法及其MATLAB工具箱开发

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计算机辅助工程 2022年第4期31卷 1-6页

作者：张汝毅王发杰程隋福刘建政青岛大学机电工程学院山东青岛266071

为提高声学灵敏度分析数值计算的速度和准确性,充分利用Burton-Miller公式和奇异边界法的优势,采用MATLAB软件对声学灵敏度分析进行程序设计与实现,生成基于MATLAB的Burton-Miller奇异边界法图形用户界面(graphical user interface,GUI... 详细信息

为提高声学灵敏度分析数值计算的速度和准确性,充分利用Burton-Miller公式和奇异边界法的优势,采用MATLAB软件对声学灵敏度分析进行程序设计与实现,生成基于MATLAB的Burton-Miller奇异边界法图形用户界面(graphical user interface,GUI)。使用该程序对典型声学灵敏度分析算例进行计算,结果表明该程序具有简洁易懂、操作方便、计算结果精确可靠等优点,是一种简洁、高效、实用的模拟工具。

关键词：奇异边界法声学灵敏度 Burton-Miller公式 MATLAB 图形用户界面

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基于基本解法的汽车消声器声学性能分析

青岛大学学报（工程技术版） 2023年第4期38卷 41-50页

作者：张成鑫王发杰吴国正程隋福青岛大学机电工程学院山东青岛266071 青岛大学多功能材料与结构力学研究所山东青岛266071

为改善汽车发动机的驾驶舒适性并控制外部噪声,本文采用新型无网格数值计算方法对消声器声场进行分析。使用基本解法建立二维与三维消声器声学计算模型,并以满足声学波动方程的奇异基本解为基函数,根据消声器运行工况,给定相应的边界条... 详细信息

为改善汽车发动机的驾驶舒适性并控制外部噪声,本文采用新型无网格数值计算方法对消声器声场进行分析。使用基本解法建立二维与三维消声器声学计算模型,并以满足声学波动方程的奇异基本解为基函数,根据消声器运行工况,给定相应的边界条件。结合提出的算法,设计程序求解,并进行结果测试。通过与有限元法对比,证明此算法在分析二维及三维消声器声学问题上的准确性。同时,应用此方法讨论消声器传递损失的变化规律,分析声学性能。研究结果表明,本文计算性能良好,最大绝对误差仅为2.1074×10-4,保证了计算精度,提高了计算效率;随着汽车噪声频率的升高,传递损失整体呈上升趋势,在800Hz和1400Hz时,传递损失出现峰值,表明在此频段消声器的消声效果最显著,证明本方法在计算三维消声器模型的传递损失方面具有良好的准确性与求解精度,可作为分析声学问题的重要技术手段。该研究可为汽车研发设计提供理论支撑。

关键词：汽车排气消声器基本解法排气噪声声学性能传递损失