ANALYSIS ON ACOUSTICAL SCATTERING BY A CRACKED ELASTIC STRUCTURE

The acoustical scattering by a cracked elastic structure is studied. The mixed method of boundary element and fractal finite element is adopted to solve the cracked structure-acoustic coupling problem. The fractal two-level finite element method is employed for the cracked structure, which can reduce the degree of freedoms (DOFs) greatly, and the boundary element method is used for the exterior acoustic field which can automatically satisfy Sommerfeld‘s radiation condition. Numerical examples show that the resonance frequency is lower with the crack‘s depth increase, and that the effect on the acoustical field by the crack is particularly pronounced in the vicinity of the crack tip. This mixed method of boundary element and finite element is effective in solving the scattering problem by a cracked structure.     

周期多孔板的面内振动衰减域及其优化

针对Bragg散射型周期多孔板难以实现较低起始频率并维持较宽衰减域的问题,优化设计了一种含菱形孔的周期多孔板。采用有限元法结合周期边界条件,并运用COMSOL对周期多孔板的面内弹性波频散关系进行计算,通过ANSYS模拟有限尺寸周期多孔板的频率响应,将周期多孔板悬吊进行了正弦波激励的振动试验。研究结果表明,含菱形孔的周期多孔板相比于含圆形和六边形孔的周期多孔板具有更宽的衰减域;材料属性对衰减域影响较大,丁晴橡胶和硅橡胶易于获得低频衰减域;孔隙率的增大有利于获得低频宽带的衰减域;增大菱形孔水平夹角能获得较宽的衰减域。对衰减域的形成机理分析发现,含菱形孔的周期多孔板同时具有Bragg散射型和局域共振型声子晶体的特性,表明两种衰减域机理具有内在的联系。优化设计的周期多孔板存在一条5281.76 Hz至8824.30 Hz的完全衰减域,经过至少2个周期,振动即得到较明显衰减。数值和试验得到的衰减区具有较高的一致性。该研究为减振降噪板的开发提供了新的思路,且由于制作过程便捷,在改善建筑声环境中具有潜在的应用前景。      

基于声场复现的有源噪声控制支撑技术*

有源噪声控制是一种有广泛用途的低频噪声控制技术,目前已在部分场合取得商业化应用,然而该技术的大规模应用仍然面临诸多困难,声场复现技术为解决其中的关键问题提供了有效手段。该文论述了声场复现的两种实现方式(声场重构和声场再现)的基本原理、国内外现状及其在有源控制技术开发中的应用,尤其是基于声压匹配法的初级声场重构、基于球阵的声场再现以及电声器件布放优化设计。     

微穿孔板和小孔喷注——马大猷教授对声学的特殊贡献

微穿孔板吸声体是马大猷教授提出的一项特殊的设计技术,自上世纪80年代以来被广泛地应用在音质处理和噪声控制中。微穿孔板吸声体是一种无纤维的宽带吸声材料,它不仅能够应用在传统的建筑声学和噪声控制等领域中,更有意义的是它适用于高温、高速气流、高洁净、需要透明采光等一些极端条件下。当微穿孔板后面有一定的空腔时,它可以在低频的几个频程内具有很高的吸声系数。在喷注噪声控制理论方面,马教授根据小孔喷注噪声与其压力和直径的关系,根据人的听觉生理和心理特性,提出了在气流或者蒸汽出口的颈部处设计合适的小孔结构,可以大大减少气流噪声对人的干扰作用可听声频段内的声辐射,降噪量一般来说可以达到20~60 dBA的降噪量。这就是小孔喷注理论。本文回顾了马大猷教授在他学术生涯第二个春天里结出的这两颗硕果——微穿孔板和小孔喷注,关于微穿孔板在声场和声源噪声控制中的声学特性理论,主要回顾和讨论了微穿孔板结构的研究进展及其在噪声控制中的实际应用,以及小孔喷注噪声的主要能量转移到超声波频段内的物理概念,这一概念对现代喷注噪声控制的发展依然具有重要意义。     

Landing gear noise control using perforated fairings

Landing gears of commercial aircraft make an important contribution to total aircraft noise in the approach configuration. Using fairings to shield components from high speed impingement reduces noise. Furthermore, perforating these fairings has been confirmed by flight tests to further enable noise reduction. Following an earlier fundamental study of the application of perforated fairings, a study has been performed to investigate and optimize the benefits of bleeding air through landing gear fairings. By means of wind tunnel tests, an aerodynamic and acoustic survey has been performed on a simplified generic main landing gear to explore the influence of （perforated） fairings on the lower part of the gear. The results show that for this specific case, the application of impermeable fairings reduces noise in the mid- and high frequency range by shielding sharp edged components from high velocity impingement. However, below 1 kHz the noise is shown to increase significantly. Application of the perforations is shown to diminish this low frequency increase whilst maintaining the reduction in the mid- and high frequency range. The aerodynamic and acoustic measurements point in the direction of the separated flow of the fairings interacting with the downstream gear components responsible for the low frequency noise increase. Bleeding of the air through the fairings reduces the large scale turbulence in the proximity of these components and hence diminishes the low frequency noise increase.     

林杏琴会堂的音质分析及改进设想

采用精密声级计和双通道声学分析仪，对林杏琴会堂的声场分布、噪声本底和混响时间作了分区测试，应用建筑声学理论对会堂的音质状况进行了分析，并提出改善会堂音质的若干建议．     

双局域共振Helmholtz声子晶体带隙研究

设计了一种双局域共振原理的Helmholtz型声子晶体结构,该结构采用U字型嵌套设计,分为内外两个腔,摆脱了内腔空气对带隙上限的影响,使得低频带隙上限得以大大提高.在分析低频带隙形成机理和影响因素时,将弹性杆-弹簧模型引入理论计算,使得简化模型计算精度得以提高.研究表明:该结构具有良好的低频带隙特性,其最低带隙范围为86.9～445.9 Hz.结构低频带隙主要受晶格常数、壁厚、细管宽度和长度的影响.在保持其它参数不变的情况下,带隙上限随晶格常数、壁厚和细管长度的增加而降低,随细管宽度的增加而增加;带隙下限随晶格常数、细管长度的增加而降低,随细管宽度、壁厚的增大而增大.该研究为低频噪声控制提供了一定的理论支持,拓宽了声子晶体的设计思路.     

片式消声器的设计及其在环境噪声控制中的应用

本文从应用角度，对片式消声器的结构，消声机理，设计原则等作了较为全面的阐述，介绍了应用实例，结合工程实践，提出了一个估算存在气流时消声系数的经验公式。     

空间有源消声实验研究

本文分别在半声室和普通房间进行有源消声实验，证明了作者以前提出的算法是收敛的，稳定的，以此算法构成的多通道有源消声系统对直达声和混响声都能进行了有效的控制。     

北京七色光儿童艺术剧院的声学设计

北京七色光儿童艺术剧院是一个以演出儿童话剧为主，同时还可以进行歌舞、音乐等其他文艺形式的演出的多功能剧场，该剧院形式活泼，音质良好。本文从音质和噪声控制的几个方面对其声学设计进行了介绍。