基于平面声源的三层有源隔声结构物理机制研究

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。      

关于单极子次级声源管道有源降噪能量机制的理论分析

本文通过对单极子次级声源管道有源降噪中声场能量的再分布与初、次级声源的工作情况的定量分析与讨论,说明了有源降噪的三种能量机制中的多极子能量存贮机制,总是同能量转移或吸收机制中的一种同时存在的,哪一种机制起主导作用取决于初、次级声源之间的距离.     

基于平面声源进行结构声辐射有源控制的实验研究

采用分布式平面声源作为次级声源,对振动钢板的声辐射进行了抵消实验,验证了以往研究中的一系列关键理论。实验研究结果表明:一个平面声源可以控制钢板奇-奇模态的声辐射,两个平面源可以控制结构偶-奇或奇-偶模态的声辐射,同时也可以控制结构奇-奇模态的声辐射;平面声源的面积和布放位置对降噪效果有重要影响,采用单个平面声源控制时,平面声源面积越大,控制效果越好;基于近场声压的误差传感策略是有效可行的,实际中,将近场测量面的声功率作为有源控制的目标函数与总声功率作为目标函数是一致的;控制后远场声压和声强都得到有效降低,部分区域的声能向声源流动,近场声压及声强分布也发生显著变化。     

分布式位移传感下的有源声学结构误差传感策略

有源声学结构是近年来提出的一种控制结构低频声辐射的有效方案,它是智能结构在噪声控制领域中的具体应用,而实现该结构的关键问题之一是近场误差传感。本文提出将分布式位移传感材料PVDF敷设于有源声学结构初、次级板表面,用有限个PVDF、对测量辐射声功率实现有源声学结构的近场误差传感。论文首先建立了有源声学结构理论模型,然后基于声辐射模态概念和PVDF传感模型,推导了PVDF形状系数理论公式,最后用一系列的计算机仿真实例给出了初、次级板PVDF形状及有源控制效果,证明所提出的方案是有效的。     

双层加筋结构有源隔声物理机制研究

深入分析双层加筋结构有源隔声的物理机制有助于控制系统的优化设计。用模态叠加法和声振耦合理论对双层加筋有源隔声结构建模。在辐射加筋板声功率最小的控制条件下,从模态耦合的角度对有源隔声的物理本质进行了详细阐述。分析结果表明,由于双层加筋板中筋的耦合作用影响,系统的声能量传输规律及有源隔声机理与现有的模态分析结论相比均发生改变。结合筋的耦合影响,对空腔声场的模态抑制与重构机理进行修正和补充,清晰解释了双层加筋结构有源隔声的物理本质。     

双层加筋结构有源隔声物理机制研究

深入分析双层加筋结构有源隔声的物理机制有助于控制系统的优化设计。用模态叠加法和声振耦合理论对双层加筋有源隔声结构建模。在辐射加筋板声功率最小的控制条件下,从模态耦合的角度对有源隔声的物理本质进行了详细阐述。分析结果表明,由于双层加筋板中筋的耦合作用影响,系统的声能量传输规律及有源隔声机理与现有的模态分析结论相比均发生改变。结合筋的耦合影响,对空腔声场的模态抑制与重构机理进行修正和补充,清晰解释了双层加筋结构有源隔声的物理本质。     

水下噪声及其控制技术进展和展望

针对水下结构远场低频辐射噪声的控制问题, 提出了基于水下结构近场法向声能流的噪声自适应控制方法。该方法以结构近场的法向声能流作为控制物理量, 利用有源控制系统自适应调节次级声源, 抑制结构法向方向上的能量传播, 实现远场低频辐射噪声控制。以圆柱壳为模型的试验结果表明, 在1000~3000 Hz的频段内, 相比于传统的以近场声压作为控制物理量的有源控制方法, 能流法能够在保证总辐射声功率不升高的前提下, 实现远场周向52.8%~76.3%区域内的噪声控制, 且频率越低, 降噪范围越广。

     

基于平面声源实施结构声辐射有源控制的理论研究

摘要研究了利用分布式平面声源对结构声辐射进行有源控制的问题。首先建立了系统的数学模型,然后推导了有源控制条件下次级声源的强度和声功率降低的计算公式。在实际应用中,次级声源参数(面积大小、安放位置、个数等)对控制效果有重要影响,本文基于有源控制的物理机理和数值仿真研究这些问题。结果表明: -般情况下,次级声源板的振动模态分布与初级结构振动模态分布不相同,因此,在低频范围内,需要至少4个分布式次级声源,方能有效地控制初级结构声辐射。     

基于辐射声功率最小化的安静结构设计

本文研究了一种基于模型修改使结构辐射声功率最小的方法，使用了结构动力学、声学和优化理论等学科知识，对结构修改后固有频率变化可以忽略不计时的声辐射优化进行了研究，将设计变量看作外部阻抗，对结构的表面振速进行了重新分布，可以降低结构辐射的声功率。将质量块与动力吸振器进行组合实现声辐射最小化，不但降低了一定频率范围内的平均声功率，还降低了动力吸振器所对应的单频下的声功率；运用遗传算法搜索结构辐射声功率最小时附加质量块或动力吸振器的位置，对附加质量块和有源控制作用下简支钢板的声功率最小化进行了比较研究，阐明了附加外部结构与有源控制实现安静结构的物理机理。最后，对本文提出的基于平板辐射声功率最小化的安静结构设计方法进行了实验验证。     

空间有源消声的声能量流研究

本文从理论和实验两个方面对平面噪声场中单极子次级源、偶极子次级源最小辐射声功率时的空间产能量流作了研究,从而直观、清晰地描述了一种消声机理:有源声吸收。并指出:尽管此时次级声源是\     

Some physical insights for active acoustic structure

Active acoustic structure (AAS) proposed in recent years has been viewed as an encouraging approach to actively control sound radiation from vibrating structures. Much work of AAS has been done on theoretical model, arrangement of the secondary panel and error sensing, and experimental investigation of AAS system, but physical mechanisms is little understanding. In this study, under minimization of the total sound power output, the physical mechanism of noise reduction is investigated by analyzing the sound power output change of primary and secondary structures and the distribution of sound intensity. The results show that there are two kinds of energetic behaviors, which includes the suppression of the sound power radiated by the primary panel and absorption of sound power by the primary and secondary panels.     

A compound secondary source for active noise radiation control

Based on the analysis of active noise control system with multi-channel monopole secondary sources, a kind of compound secondary source is proposed in this paper. The proposed compound secondary source consists of two closely located monopole sources with their distance much smaller than a wavelength. The characteristics of the compound source are analyzed, and the performances of the active noise control system with the compound secondary sources on the monopole primary sound field and sound radiated by a plate are investigated both numerically and experimentally. It has been found that the proposed compound secondary sources control system can provide higher noise reduction for free field noise radiation control with the same number of control channels. It is shown that the better performance in noise reduction of the compound secondary sources control system is mainly due to the directivity of the secondary sources where the energy radiation pattern of the compound sources is similar to that of the primary sources.     

壁面分布次级声源对管道中高阶模式声波的有源控制

针对管道中高阶模式声波的有源控制问题,探究了管道壁面布放次级声源的控制机制。首先根据管道声场模式理论和有源控制准则,推导了无限长管道内次级声源激励声场实现控制的必要条件,然后论证了次级声源沿管道壁面分布的可控性,并提出将空间分布离散化后的控制策略;最后通过数值仿真验证了沿壁面分布的有效性。结果表明,当次级声源在管道壁面的周向分布满足空间采样定律且沿轴向分布具有足够长度时,可以取得显著的有源控制效果.     

Active noise control in ducts: some physical insights

The mechanisms of active noise control in a duct are examined. Acoustical measurements are used to determine directly the acoustic power flow associated with both primary and secondary sources as a function of secondary to primary source strength ratio and volume velocity relative phase angles. A complete analytical model is also developed which allows calculation of individual source power flows and total downstream power flow as a function of source strengths and relative phase angles for finite size sources. It is evaluated for monopole and dual secondary source arrangements, but can be extended easily to any number of secondary sources. The model considers a finite size primary source in the plane of the duct cross section and evaluates the effect that the secondary sources have on the primary source power output. Measurements of individual source output powers and total downstream acoustic powers agree well with theoretical predictions. It is demonstrated that, for the monopole system, sound attenuation is achieved primarily by suppression of the primary source acoustic power output, with a little remaining power being absorbed by the secondary source. For the dual secondary source system, it is shown that the power is primarily absorbed by the secondary sources, but that, at phase and amplitude values slightly different to optimum, noise reduction is achieved by a combination of energy absorption and primary source power suppression. The analysis also demonstrates the dependence of the achievable noise reduction on secondary source size and location with respect to the primary source.     

指向性声源的自由空间有源消声

本文根据最小辐射声功率准则,推导了当初级源和次级源的声辐射均具有指向性时,次级源最优复强度的一般表达式.分析结果表明该式具有普遍性。文中最后讨论了几种典型和常见的声源结构有源消声的特点,给出了次级源最优复强度及消声前后辐射功率比的表达式。     

声场中负声强探讨

本文在分析声场声能量分布的基础上,应用声线的概念,由此对声场中的负声强作出了几何解释。并根据有功声强的有旋性质,揭示了声场中产生负声强的机理。产生负声强的振源为有功声强的有旋分量。