消声器传递损失预测的边界元数值配点混合方法

损失 。结 果表明 ，混合法在保证计算 精度 前提下可节省计算时 间。
关键词 ：消声器 ；传递损失 ；边界元方法 ；数值配点方法
中图分类号 ：ＴＢ５３５ 文献标志码 ：Ａ
ＤＯＩ：１０．１３４６５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊＶＳ．２０１６．０２．０２５
Ｔｒａｎｓｍ ｉｓｓｉｏｎ ｌｏｓｓ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｓｉｌｅｎｃｅｒｓ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｏｕｎｄａｒｙ ｅｌｅｍ ｅｎｔ ｍ ｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｎｕｍ ｅｒｉｃａｌ ｃｏｌｌｏｃａｔｉｏｎ ａｐｐｒｏａｃｈ ｒＡＮＧ Ｌｉａｎｇ ，ＪＩ Ｚｈｅｎ—ｌｉｎ ，
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５０００１，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｋｅｎｔｕｃｋｙ，Ｌｅｘｉｎｇｔｏｎ ４０５０６，Ｌｅｘｉｎｇｔｏｎ）
第 ３５卷第 ２期
振 动 与 冲 击 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩＢＲＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＳＨＯＣＫ
消声器传递损失预测 的边 界元数值配点混合方法
杨 亮 ，季 振 林 ，Ｗｕ Ｔ Ｗ
（１．哈尔滨工程 大学 动力与能源工程学 院，哈尔滨 １５０００１；２．肯塔 基大学 机械 工程 学院 ，列克星敦 ４０５０６）
无论数 值 配 点 法 或 数 值 模 态 匹配 法 ，对 沿 轴 向方 向消 声器 或 消声 管道 截 面形 状 变 化 情 况 均 不 适 用 ，因 此 ，不 同计 算方 法 的耦合 及优 化需 进一 步研 究 。
基金 项 目 ：国家 自然科 学 基 金 （１１１７４０６５） 收稿 日期 ：２０１４—１１—１２ 修 改 稿 收 到 日期 ：２０１５一Ｏ１—２Ｏ 第 一一，·作者 杨 亮 男 ，博 士生 ，１９８９年 ９月生 通 信 作 者 季 振林 男 ，教授 ，博 士 生导 师 ，１９６５年 生
具有 实 际意 义 。 Ｋｉｒｂｙ等 用 二 维 有 限元 法 获得 消 声 器或 空调 管 道 截 面 的特 征 值 及 特 征 函数 ，用 配 点 法 获 得相 关声 学 性 能 评 价 参 数 ，并 用 数 值 模 态 匹 配 法对 阻性 消声 器 进 行 研 究 。Ｆａｎｇ等 ¨ 用 数 值 模 态 匹 配 法 对抗 性 消声 器及有 流 穿孔 阻性 消声器 进行 计算 。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｓｉｌｅｎｃｅｒ；ｔｈｏｄ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｌｌｏｃａｔｉｏｎ ａｐｐｒｏａｃｈ
解析方法 、数值方法广泛用于消声器传递损失计 算 。前者 虽计 算速 度快 、精 度 高 ，但 只能 用 于规 则 形状 消声器计算 ，Ｓｅｌａｍｅｔ等¨ 用解析模态匹配法计算膨 胀腔 、内插管膨胀腔及 回流腔等消声器传递损失。Ｓｅｌ— ａｍｅｔ等 用 二维解 析模 态 匹配法 计 算 填充 吸 声材 料 的 阻 性消 声器 声 学 性 能 。数 值 方 法 适 用 性 强 ，理 论 上 可 用 于任 意 复 杂 结 构 消 声 器 计 算 ，Ｐｅａｔ等 用 有 限 元 、 Ｊｉ＿６ 用 边 界元 、ｗｕ等 卜 用 直接 混 体 边 界 元 法 对 不 同 类 型 消声器 进行 广泛 研 究 。其 中 ，直接 混 体 边 界 元 法 更 具灵 活性 ，尤 其 适 用 消 声 器 的声 学 性 能 计 算 。对 大 尺 度 问题 ，数 值 方 法 计 算 时 问 长 、内存 需 求 大 。 因此 ， 考 虑将 解 析法 与数值 法 结合 用 于 消 声器 声 学 性 能研 究
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｂｏｕｎｄａｒｙ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ（ＢＥＭ）ａｎｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｌｌｏｃａｔｉｏｎ ａｐｐｒｏａｃｈ ｗａｓ
ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｏｓｓ ｏｆ ｓｉｌｅｎｃｅｒｓ ｗｉｔｈ ａｒｂｉｔｒａｒ ｙ ｃｒｏｓｓ—ｓｅｃｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｓｉｌｅｎｃｅｒ ｗａｓ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｓｅｖｅｒａｌ ｓｕｂｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｔｈｅ ＢＥＭ ａｎｄ ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｌｌｏｃａｔｉｏｎ ａｐｐｒｏａｃｈ ｗｅｒｅ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｃｏｍｂｉｎｅｄｌｙ ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅ ｔｈｅ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｍ ａｔｒｉｃｅｓ ｏｆ ｓｕｂｓｔｒ ｕ ｃｔｕｒｅｓ ｗｉｔｈ ｎｏｎ—ｒｅｇｕｌａｒ ｃｒｏｓｓ—ｓｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ａｘｉａｌｌｙ ｕｎｉｆｏｒｍ ｃｒｏｓｓ—ｓｅｃｔｉｏｎ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ， ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｉｍ ｐｅｄａｎｃｅ ｍ ａｔｒｉｃｅｓ ｆｏｒ ａｌｌ ｓｕｂｓｔｒｕ ｃｔｕｒｅｓ ｗｅｒｅ ａｃｈｉｅｖｅｄ． Ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｏｓｓ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｓｅｖｅｒａｌ ｓｉｌｅｎｃｅｒｓ ａｇｒｅｅ ｗｅｌｌ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｂｙ ＢＥＭ ．Ｔｈｅ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｅｆｉ ｃｉｅｎｃｙ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｓｕｂｓｔｒ ｕ ｃｔｕｒｅ ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｍａｙ ｓａｖｅ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｔｉｍｅ ｅｆｉ ｃｉｅｎｔｌｙ．
摘 要 ：将边界元法与数值配点法结合形成混合方法用于计算任意截面形状消声器的传递损失。消声器划分为
若 干子结 构 ，用边界元法计算具有非 规则 形状的子结构阻抗矩阵 ，用二维有限元法提取等截面子结构特征值及特征 向量 ，
用 配点法 获得阻抗矩阵 ；将 每个 子结 构阻抗矩阵连接用于传递损失计算 。为减少计算 时间提出简化方法计算消声器传递