[發明專利]一種阻抗邊界條件下封閉腔體內聲壓級的快速計算方法

有效

• 申請號: 202011077929.6
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112214837B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 趙尚;林志斌
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F17/15;G01H17/00
• 代理公司: 江蘇德善律師事務所 32488
• 代理人: 何紅梅

本發明提供了一種阻抗邊界下腔體內部聲壓級的計算方法。該計算方法將阻抗邊界看作由點聲源集合形成的面聲源，基于剛性邊界條件的腔體的聲壓分布和阻抗邊界條件實現了腔體內聲壓級的快速計算。

技術領域

本發明涉及聲學技術領域，具體涉及是一種阻抗邊界下的腔體內部聲壓級的計算方法。

背景技術

隨著汽車行業的發展，制造廠商開始關注車內的聲學環境設計。對腔體內聲壓級分布的研究可用來指導汽車內的吸聲材料布放和聲源位置選擇。

傳統上，腔體聲壓級的計算通常使用傅里葉級數分解或腔板耦合的計算方法，前者計算精度較高，但運算量大且數學形式復雜，很難用于指導車內聲學環境的優化和聲學品質的提高；后者的形式相對簡單，但僅適用于板振動的低頻段，而無法適用于阻抗邊界主導的中頻段。

發明內容

本發明的目的在于提一種適用于阻抗邊界且計算方便、易于實用的計算方法具有重要意義，本發明將阻抗邊界看作由點聲源集合形成的面聲源，基于剛性邊界條件的腔體的聲壓分布和阻抗邊界條件實現了腔體內聲壓級的快速計算。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

本發明提供的一種阻抗邊界下的腔體內部聲壓級的計算方法，具體包括如下步驟：

步驟1：直角坐標系下，剛性壁邊界條件下的矩形腔體內任意一點對應的聲壓p(x)可以寫成模態函數與其系數乘積的和：

其中，x＝(x₁,x₂,x₃)為表示該點的空間坐標，n為模態級數，ψ_n為 n階模態函數，a_n為n階模態函數的系數；

步驟2：剛性壁邊界條件下n階的模態函數如下式：

其中，L_x1、L_x2、L_x3分別是房間的長、寬、高；

n₁、n₂、n₃是表示模態級數的三個整數，ε_n1、ε_n2和ε_n3是正則化因子，其值為

對于某聲源分布q_vol和邊界S_F上速度分布為v(y)的情況，模態函數的系數a_n可由下式決定：

其中，ρ₀是空氣密度，c₀是聲速，V是腔體體積，y＝(y₁,y₂,y₃)，表示邊界S_F上一點；

A_n是與聲源頻率相關的系數，可由下式計算：

ξ_n是腔體內n階模態的聲阻尼，w是聲源的角頻率，w_n是腔體的第n 個共振頻率，j為虛數單位；

步驟3：阻抗邊界的表達如下：

其中，Z(y)表示法向聲阻抗率，將阻抗邊界的聲壓p(y)按照式(1) 展開：

其中，q_n(x)表示單極子聲源模態分解后的n階模態；

步驟4：