一种二维非紧致边界声散射的边界元计算方法技术

本发明专利技术公开了一种二维非紧致边界声散射的边界元计算方法，属于声学技术领域。该方法包括：将非紧致边界离散成一系列网格单元并确定各网格单元的几何参数；对远场观察点x，及任意两个网格单元zm和zn，确定自由空间格林函数G(x,zn,ω)、G(zm,zn,ω)及

【技术实现步骤摘要】
一种二维非紧致边界声散射的边界元计算方法
本专利技术涉及声学领域，更具体的涉及一种二维非紧致边界声散射的边界元计算方法。
技术介绍
频域下，声学波动方程一般表示为式中，为为Laplace算子，ω、k、p和γ分别为圆频率、声学波数、声压和声源强度，且k＝ω/c0，c0为声速。声波传播的空间中往往存在着固体边界，如果边界的几何特征尺寸大于或者接近于声波的波长，则边界是声学非紧致的，声源激发的噪声辐射到边界上时会产生散射效应。声传播的计算可以采用边界元方法，当声源位于y点、观察点位于x点时，对声学硬边界声散射，声学波动方程的解为式中：G(x,y,ω)为频域自由空间格林函数，z为散射边界上的点。边界元方法的要点包括：首先，将固体边界离散成一系列网格单元，并假设每个网格单元上的散射声压大小相同；然后，将观察点置于散射边界上的z点，利用上述声学波动方程求解边界处的声散射p(z,y,ω)；最后，利用p(z,y,ω)和声学波动方程求解远场x点处的声场。边界元方法仅需离散固体边界，具有计算效率高的优点。但是在气动噪声问题中，边界层内的声源与固体边界的距离远小于边界网格单元的特征尺寸，此时同一边界网格单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二维非紧致边界声散射的边界元计算方法，其特征在于，包括：建立边界元模型，将非紧致边界S离散成M个边界网格单元；确定各边界网格单元的中心点zm、单位外法线方向n(zm)和面积s(zm)，以及声源的强度γ和圆频率ω；在远离非紧致边界S外确定观察点x，根据边界各网格单元的中心点zm、单位外法线方向n(zm)和面积s(zm)，以及声源的强度γ和圆频率ω，通过公式(1)，确定声源趋于边界网格单元zn时非紧致边界S的散射声场p(x,zn,ω)；根据声源趋于边界网格单元zn时非紧致边界S的散射声场p(x,zn,ω)，通过公式(2)，确定由声源点y产生的声波传播到观察点x的声场p(x,y,ω)；所述公式(...

【技术特征摘要】
1.一种二维非紧致边界声散射的边界元计算方法，其特征在于，包括：建立边界元模型，将非紧致边界S离散成M个边界网格单元；确定各边界网格单元的中心点zm、单位外法线方向n(zm)和面积s(zm)，以及声源的强度γ和圆频率ω；在远离非紧致边界S外确定观察点x，根据边界各网格单元的中心点zm、单位外法线方向n(zm)和面积s(zm)，以及声源的强度γ和圆频率ω，通过公式(1)，确定声源趋于边界网格单元zn时非紧致边界S的散射声场p(x,zn,ω)；根据声源趋于边界网格单元zn时非紧致边界S的散射声场p(x,zn,ω)，通过公式(2)，确定由声源点y产生的声波传播到观察点x的声场p(x,y,ω)；所述公式(1)如下所示：其中，m,n＝1,2,…,M为边界网格单元编号，M为网格单元总数；p(x,zn,ω)为声源趋于边界网格单元zn时观察点x的声场；p0(x,zn,ω)为声源趋于边界网格单元zn时向观察点x的直接声辐射，且p0(x,zn,ω)＝γG(x,zn,ω)，γ为声源强度，ω为圆频率；zm为边界上异于zn的网格单元中心点；G为频域自由空间格林函数；n(zm)为zm点处边界的单位外法线矢量，s(zm)为zm点所在的边界网格单元面积；S'为除去zn网格单元部分的边界面；所述公式(2)如下所示：其中，y为声源点；n＝1,2,…,M为边界网格单元编号，M为网格单元总数；zn为编号为n的网格单元中心点；n(zn)为zn点处边界的单位外法线矢量，s(zn)为zn点所在的边界网格单元面积；p0(x,y,ω)为声源点y向观察点x的直接声辐射，且p0(x,y,ω)＝γG(x,y,ω)，G为频域自由空间格林函数。2.如权利要求1所述的二维非紧致边界声散射的边界元计算方法，其特征在于，所述公式(1)的求解过程包括：a、将公式(1)离散成一系列代数线性方程组Hp(x,z,ω)＝p0(x,z,ω)(3)其中，H矩阵的子项为式中，m,n＝1,2,…,180为边界网格单元编号；zm和...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘秋洪，蔡晋生，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61