Please wait a minute...
工程设计学报  2010, Vol. 17 Issue (6): 449-453    
工程设计理论、方法与技术     
声固耦合系统数值计算方法的研究与应用
 李丽君, 李红艳, 刚宪约, 柴 山
山东理工大学 交通与车辆工程学院,山东 淄博255049
Research and application of numerical methods on acoustic-structural coupled system
 LI  Li-Jun, LI  Hong-Yan, GANG  Xian-Yue, CHAI   Shan
School of Traffic and Vehicle Engineering, Shandong University of Technology, Zibo 255049, China
 全文: PDF(1517 KB)   HTML
摘要: 机械设备的振动噪声控制至关重要,声固耦合问题是机械振动噪声分析领域常见的多物理场耦合问题.对声固耦合分析方法进行研究,为声固耦合分析提供一定的理论依据.声固耦合问题可分为强耦合与弱耦合两类,声固耦合方法可根据耦合程度计算公式或工程经验选择;基于结构有限元法与声学边界元法研究了2种耦合方法的耦合方程与耦合流程,采用主流的振动噪声分析软件对具体声固耦合实例进行分析,得到模型在2种不同耦合方法下计算的模型和场点的频率响应结果.2种耦合方式的计算结果在整个曲线走势与出现峰值的频率方面基本一致.在高频区域,弱耦合方法由于忽略了空气对结构振动的阻尼作用,计算结果的数值较大.对于薄壁结构,空气对结构的影响较大,应采用强耦合;对于质量或厚度较大的物体,可采用弱耦合.结果论证了声固耦合方法的选择依据,总结了声固耦合方法的应用范围.
关键词: 声固耦合系统有限元边界元模态    
Abstract:  Noise and vibration of mechanical equipments are important. Acoustic-structure coupling system is a common problem of multi-physics coupling in the field of mechanical noise and vibration. The paper researched acoustic-structure coupling system analysis methods, and provided some theory basis for structure and fluid coupling analysis. Acoustic-structure problem could be divided into two classes: strong coupling and weak coupling. The class should be selected based on coupling degree equation or engineering experience. Based on structural finite element method (FEM) and acoustic boundary element method (BEM), the authors have researched the coupling equations and flows of two coupling methods. Prominent noise and vibration CAE software was applied to analysis specific acoustic-structure coupling examples, and frequency response results of model with different coupling methods were obtained. The two results were almost identical in curve trend and peak value frequency. In high frequency domain, weak coupling method result was larger for ignoring damp of air to structural vibration. For thin wall structures, influence of air was so large that must be referenced, strong coupling method should be selected; for large mass or thick wall structures, weak coupling method could be selected. The results confirm the selection foundation of coupling method, and summarize two coupling method application range in engineering.
Key words:  acoustic-structural coupled system    finite element    boundary element    modal
出版日期: 2010-12-28
基金资助:

山东省自然科学基金资助项目(Q2006F04)

服务  
把本文推荐给朋友
加入引用管理器
E-mail Alert
RSS
作者相关文章  
李丽君
李红艳
刚宪约
柴 山

引用本文:

李丽君, 李红艳, 刚宪约, 柴 山. 声固耦合系统数值计算方法的研究与应用[J]. 工程设计学报, 2010, 17(6): 449-453.

LI Li-Jun, LI Hong-Yan, GANG Xian-Yue, CHAI Shan. Research and application of numerical methods on acoustic-structural coupled system[J]. Chinese Journal of Engineering Design, 2010, 17(6): 449-453.

链接本文:

https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/        https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/Y2010/V17/I6/449

[1] 谢超,陈云壮,石光楠,赖磊捷. 正交簧片型大行程柔性球铰设计及柔度分析[J]. 工程设计学报, 2023, 30(5): 626-633.
[2] 谢章伟,张兴波,徐哲,张羽,张丰云,王茜,王萍萍,孙树峰,王海涛,刘纪新,孙维丽,曹爱霞. 基于数字孪生的激光加工零件表面温度监控系统的构建[J]. 工程设计学报, 2023, 30(4): 409-418.
[3] 谢博伟,金莫辉,杨洲,段洁利,屈明宇,李锦辉. 3D打印TPU材料的力学性能及模型参数研究[J]. 工程设计学报, 2023, 30(4): 419-428.
[4] 张涛,王开松,唐威,秦可成,刘阳,石雨豪,邹俊. 电流体泵驱动的柔性弯曲执行器的设计及分析[J]. 工程设计学报, 2023, 30(4): 467-475.
[5] 李琴,闫瑞,黄志强,李刚. 电驱可控震源驱动电机匹配设计与优化研究[J]. 工程设计学报, 2023, 30(2): 172-181.
[6] 李毅,陈国华,夏铭,李波. 电主轴冷却系统设计与仿真优化[J]. 工程设计学报, 2023, 30(1): 39-47.
[7] 涂文兵,袁晓文,杨锦雯,杨本梦. 不同元件故障状态下滚动轴承的动态特性研究[J]. 工程设计学报, 2023, 30(1): 82-92.
[8] 李三平,孙腾佳,袁龙强,吴立国. 气动软体采摘机械手设计及实验研究[J]. 工程设计学报, 2022, 29(6): 684-694.
[9] 赵致勃,顾大强,李立新,张靖. 基于接触应力优化的摆线轮修形设计[J]. 工程设计学报, 2022, 29(6): 713-719.
[10] 张正峰,宋小雨,袁晓磊,陈文娟,张伟东. Al/CFRP混合薄壁结构耐撞性能可靠性优化设计[J]. 工程设计学报, 2022, 29(6): 720-730.
[11] 孙光明,王奕苗,万仟,弓堃,汪文津,赵坚. 考虑装配变形的精密机床床身优化设计[J]. 工程设计学报, 2022, 29(3): 318-326.
[12] 丰飞,傅雨晨,范伟,马举. 三角混合两级杠杆微位移放大机构的设计及性能分析[J]. 工程设计学报, 2022, 29(2): 161-167.
[13] 李阳, 聂羽飞. 钠燃烧试验厂房隔热密封门的设计与分析[J]. 工程设计学报, 2022, 29(1): 115-122.
[14] 谢苗, 张保国, 王鹏飞, 李政. 基于相似理论的掘进机主动激振截割性能研究[J]. 工程设计学报, 2021, 28(5): 576-584.
[15] 陈洪月, 张站立, 吕掌权. 线性压缩机圆柱臂盘簧的设计及性能研究[J]. 工程设计学报, 2021, 28(4): 504-510.