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有限浸深圆柱壳振动及远场声辐射的解析方法简
有限浸深圆柱壳振动及远场声辐射是近年来政务民生领域中颇受重视的课题。
它利用直接有限元法模拟圆柱壳振动，研究得到的圆柱壳振动的结果被用作近场声辐射计算的初始数据，利用差分法，解决远场声辐射的问题，为政务民生工程的运筹布局、可行性提供有力的支撑。
有限浸深圆柱壳振动及远场声辐射的解析方法主要分两步：第一步，先有限元
分析建立三维边界介质问题，输入圆柱壳空腔结构参数和调查场景空气条件等数据，在空间离散、基于时域有限元方法和球壳空气介质对声学动扩散方程的应用，解决圆柱壳振动的问题，数值模拟得到圆柱壳振动的分布特性。
第二步，依据圆柱壳振动的分布特性，使用差分法解决远场声辐射问题，数值仿真结果用作政务用地可行性分析、政务民生工程布局等决策参考。
有限浸深圆柱壳振动及远场声辐射的解析方法对于政务民生领域有着广泛的应用，它利用有限元分析体系和差分数值计算技术，解决较为复杂的分部圆柱壳振动及其远场声辐射动扩散物理系统，为政务民生工程的规划设计、场地可行性提供有力的支撑。
圆柱壳体振动声辐射效率数值计算分析作者：西北工业大学贺晨盛美萍石焕文摘要：利用有限元、边界元和统计能量分析方法并结合软件对圆柱壳体在流场中受激振动及声辐射效率作了数值计算分析研究。
利用ANSYS 软件计算壳体的模态及其在流场中受点激励时的振动响应。
然后结合SYSNOISE 软件和AUTOSEA 软件分别计算壳体在流场中声辐射效率在低频段和高频段时的频率响应。
从而建立一套圆柱壳体在流场中振动声辐射效率在全频段的数值计算分析方法。
关键词：声学;圆柱壳体;振动;声辐射效率;数值计算声隐身技术在水下目标隐身技术中仍然占据主导地位。
水下目标的声隐身性能主要体现在抗敌主动声纳的探测能力及防敌被动声纳探测能力上,而降低和屏蔽自身的辐射噪声是水下目标主动隐身的有效措施,因此研究结构声辐射对于水下隐身技术具有重大的意义。
航行器的结构噪声来源于内部机械激励板或壳体振动并带动周围流体介质产生声辐射,而圆柱壳体是潜艇、鱼雷及其他各种空中或水下航行器舱段的主要结构形式,因此研究圆柱壳体在有流体介质负荷时的声2振特性具有重要的理论价值和实际意义。
有限元2边界元方法是结构振动声辐射常用的数值分析方法,比较成熟的商用软件包括美国ANSYS 公司开发的有限元软件ANSYS 和比利时LMS公司开发的有限元2边界元软件SYSNOISE 等。
ANSYS 软件含有有限元技术,可以计算任意复杂结构的水下振动与声学问题。
但该软件声场后处理能力弱,无法给出声辐射功率、声辐射效率等声学参量。
SYSNOISE 软件既含有限元技术,又含边界元技术,可计算一般复杂弹性结构的水下耦合振动问题。
其对声场的后置处理功能很强,可计算结构的声辐射功率、激励力的辐射声功率、声辐射效率、声场的质点振速分布及远场指向性等等。
综合这两套软件的特点,将其联合起来使用,可以计算水下圆柱壳体与声场的耦合振动与声辐射问题[1 ] 。
然而在高频区域,有大量的共振模态存在使得对所有振动共振模态的确定性分析是不现实的;同时计算频率越高,网格划分越细,单元数量就越多,而目前计算机的处理能力有限,因此有限元2边界元方法在高频时就不适用。
基于有限元和边界元的噪声分析有限元和边界元是两种常用的数值分析方法，可用于进行噪声分析。
这两种方法在噪声分析中的应用非常广泛，可以对噪声产生的原因和传播路径进行详细的研究。
在有限元和边界元中，噪声问题通常被建模为声学波动问题，其中声场的传播和散射被描述为弹性波动方程或亥姆霍兹方程。
这些方程可以用于计算声场的传播和散射路径，并分析噪声的产生和传播机制。
有限元方法是一种广泛应用于结构力学和声学问题求解的数值方法。
它将一个连续域的问题离散化为一个有限数量的元素，并通过求解元素的局部方程来得到整个问题的近似解。
在噪声分析中，有限元方法可以用于计算噪声源在结构中产生的振动场，并进一步用于计算振动场在空气中产生的声场。
通过在结构上放置传感器，还可以用有限元方法进行噪声源的识别和定位。
边界元方法是一种将问题边界作为主要求解域的数值方法。
在边界元方法中，问题的边界被分割为一系列小的面元，然后使用边界元方程来求解问题。
在噪声分析中，边界元方法可以用于计算声源在结构表面产生的辐射声场，并进一步用于计算声场的传播路径和辐射效果。
通过在结构表面放置传感器，还可以用边界元方法进行声源的识别和定位。
无论是有限元方法还是边界元方法，真实问题的准确建模是非常重要的。
在噪声分析中，需要考虑到声源的特征和位置、结构的几何形状和材料特性、周围环境的声学特性等方面的信息。
同时，还需要合理选择网格大小和离散化方案，以保证计算结果的准确性和可靠性。
此外，有限元和边界元方法还可以与其他数值方法相结合，例如模态分析、频域分析等。
这些方法可以进一步扩展噪声分析的应用范围，并提供更加全面的结果。
总结起来，基于有限元和边界元的噪声分析方法在建筑、机械、航空航天等领域有广泛的应用。
它们可以用于分析噪声源的产生和传播路径，评估噪声对结构和环境的影响，并为噪声控制和优化提供技术支持。
随着计算机技术的不断发展，有限元和边界元方法在噪声分析中的应用将得到更加广泛和深入的发展。
基于解析解和边界元解的圆柱壳声辐射对比
研究
1 引言
人类对声学分析已有着更高的要求，研究可预测各种物体全息声
辐射的有效方法，尤其是在相对复杂的环境中尤为重要。
圆柱壳的声
辐射研究一般采用解析解和边界元方法。
本文将通过针对解析解和边
界元解进行比较，探讨这两种方法对圆柱壳声辐射影响的差异。
2 解析解
解析解是通过解决相关偏微分方程及其边界条件而获得的解析解，既可以用椭圆型函数描述又能进一步做些近似处理，如蒙特卡罗近似等。
例如，当研究圆柱壳时，可以采用Bessel、Legendre和Chebyshev型的椭圆型函数，其波形与相对应的实际波形十分相似；并且可以用到不变集理论进行较详细的分析，以较准确地计算出圆柱壳
的声辐射形状及特征值。
3 边界元解
边界元法是一种利用边界条件来约束声学场方程求解的分析方法。
边界元法利用空间上有限的均匀元素，从而求解出分布于固体物体上
的空间声场。
其主要特点是可以搭建出实际情况下比较真实的声学模型，以及能明显改善利用解析解可能解出的模型的计算错误和不精确性。
边界元解可以很容易地用来研究波扩散的行为。
4 解析解和边界元解的对比
在研究圆柱壳的声辐射问题时，解析解和边界元解两者均可以发
挥其长处。
解析解的优势在于计算时间较短，模型的构建也比较简单。
此外，在定性分析中，其对于各种分析情况都有较好的表达力。
而边
界元法的优势在于可以有效地消除解析解中可能出现的模型不准确的
问题，能更准确地表征声学力下的声辐射。
此外，还可以通过这两种
方法的结合，更加精确准确地模拟圆柱壳的声辐射。
5 结论
在研究圆柱壳的声辐射时，解析解和边界元解两者。
解析解具有
计算快速、精度较高等优势；而边界元解则能够消除解析解可能存在
的误差，可以更加accurately准确地表征圆柱壳的声辐射。
因此，在
研究声辐射时，有必要结合这两种方法，以及全面准确地模拟圆柱壳
的声辐射。
