一种声压的耦合建模方法、装置、设备及介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种声压的耦合建模方法、装置、设备及介质，该方法的步骤包括：获取两声腔之间待耦合的声压；分别将两声压表示为三维形式的第一傅里叶级数；在声压的耦合处设置薄板模型，将薄板模型的振动函数表示为二维形式的第二傅里叶级数；建立第一傅里叶级数与第二傅里叶级数之间的耦合方程，将耦合方程转化为耦合矩阵，并进行各耦合矩阵之间的耦合以构建耦合声腔系统模型。本方法相对提高了分析声腔间耦合声场特性的整体效率。此外，本发明专利技术还提供一种声压的耦合建模装置、设备及介质，有益效果同上所述。

【技术实现步骤摘要】
一种声压的耦合建模方法、装置、设备及介质
本专利技术涉及声场分析领域，特别是涉及一种声压的耦合建模方法、装置、设备及介质。
技术介绍
目前，在工程和科学的领域里，预测并求解耦合声场间传递特性是一项重要的工作内容。由于声场本身具有一定的复杂性，对于声腔之间耦合声场的声预测来说，当前尚无基于解析法对声腔中的声压进行耦合的建模方法。目前仅能够根据有限元理论，对声腔中大量单位区域下的声场分析单元进行分析，并获得相应的分析结果，进而对分析结果进行组合以获得声场在整体上的传递特性。有限元的方法虽然具有通用性，但是计算速度与计算效率受分析单元数量的影响较大，由于当前声场模型往往较大，并且对于耦合声场间传递特性的分析结果具有较高的准确性要求，需要大量的分析单元参与有限元的相关计算，因此难以保证分析声腔间耦合声场特性时的整体效率。由此可见，提供一种声压的耦合建模方法，以相对提高分析声腔间耦合声场特性的整体效率，是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种声压的耦合建模方法、装置、设备及介质，以相对提高分析声腔间耦合声场特性的整体效率。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种声压的耦合建模方法，包括：获取两声腔之间待耦合的声压；分别将两声压表示为三维形式的第一傅里叶级数；其中，第一傅里叶级数中包含有第一附加项，以避免第一傅里叶级数在边界处的一阶导数值为零；在声压的耦合处设置薄板模型，将薄板模型的振动函数表示为二维形式的第二傅里叶级数；其中，第一傅里叶级数以及第二傅里叶级数在各维度的上的展开项数n≥2.5*L/(C/f)，L为当前维度下声腔的长度，C为声速，f为运算频率上限；第二傅里叶级数中包含有第二附加项，以避免第二傅里叶级数在边界处的一阶导数值和三阶导数值为零，薄板模型的厚度取值范围为1×10-6～1×10-8m；建立第一傅里叶级数与第二傅里叶级数之间的耦合方程，将耦合方程转化为耦合矩阵，并进行各耦合矩阵之间的耦合以构建耦合声腔系统模型。优选的，建立第一傅里叶级数与第二傅里叶级数之间的耦合方程具体为：依照哈密顿原理，并以拉格朗日泛函的形式建立第一傅里叶级数与第二傅里叶级数之间的耦合方程。优选的，将耦合方程转化为耦合矩阵，并进行各耦合矩阵之间的耦合以构建耦合声腔系统模型具体为：依据瑞丽-里兹方法将耦合方程转化为耦合矩阵，并进行各耦合矩阵之间的耦合以构建耦合声腔系统模型。优选的，第一傅里叶级数具体为：其中，x，y，z分别为声压在x轴，y轴，z轴方向上的坐标；均为第一傅里叶级数的展开项系数；Mx，My，Mz分别为第一傅里叶级数在x轴、y轴、z轴方向的展开项数；其中，a、b、c分别为声腔在x轴、y轴、z轴方向上的长度；ζti(t)＝(t/ai)2(t/ai-1)为第一附加项的表达式，且i＝1,2，t＝x，y，z。优选的，第二傅里叶级数具体为：其中，Amn，分别为第二傅里叶级数的展开项系数；M，N分别为第二傅里叶级数的展开项项数；λm＝mπ/a，λn＝nπ/b，a为薄板模型在x轴方向上的长度，b为薄板模型在y轴方向上的长度；与分别为第二附加项中的系数。优选的，当j＝1时，具体为具体为当j＝2时，具体为具体为当j＝3时，具体为具体为当j＝4时，具体为具体为优选的，薄板模型的厚度取值为1×10-7m。此外，本专利技术还提供一种声压的耦合建模装置，包括：声压获取模块，用于获取两声腔之间待耦合的声压；第一转化模块，用于分别将两声压表示为三维形式的第一傅里叶级数；其中，第一傅里叶级数中包含有第一附加项，以避免第一傅里叶级数在边界处的一阶导数值为零；第二转化模块，用于在声压的耦合处设置薄板模型，将薄板模型的振动函数表示为二维形式的第二傅里叶级数；其中，第一傅里叶级数以及第二傅里叶级数在各维度的上的展开项数n≥2.5*L/(C/f)，L为当前维度下声腔的长度，C为声速，f为运算频率上限；第二傅里叶级数中包含有第二附加项，以避免第二傅里叶级数在边界处的一阶导数值和三阶导数值为零，薄板模型的厚度取值范围为1×10-6～1×10-8m；耦合构建模块，用于建立第一傅里叶级数与第二傅里叶级数之间的耦合方程，将耦合方程转化为耦合矩阵，并进行各耦合矩阵之间的耦合以构建耦合声腔系统模型。此外，本专利技术还提供一种声压的耦合建模设备，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行计算机程序时实现如上述的声压的耦合建模方法的步骤。此外，本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述的声压的耦合建模方法的步骤。本专利技术所提供的声压的耦合建模方法，在获取声腔间待耦合的两个声压的声压后，分别将两个声压转化为第一傅里叶级数，并在两个声压的耦合处设置薄板模型，并将该薄板模型的振动函数转化为第二傅里叶级数；通过生成耦合方程建立各第一傅里叶级数与第二傅里叶级数之间的耦合关系，进而将耦合方程转化为耦合矩阵进而生成耦合声腔系统模型。可见，本方法通过在两声压间建立厚度足够小的薄板模型，因此通过声压与薄板模型进行耦合，相当于两声压之间直接进行耦合，进而通过耦合的结果作为分析声腔间耦合声场特性的耦合声腔系统模型。与有限元方法相比，本方法所采用的耦合方式运算维度较少，相对提高了分析声腔间耦合声场特性时的整体效率；另外，由于本方法采用傅里叶级数进行耦合运算，且傅里叶级数的收敛性相对较高，因此运算的精度也相对较高。此外，本专利技术还提供一种声压的耦合建模装置、设备及介质，有益效果同上所述。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种声压的耦合建模方法的流程图；图2为声腔与薄板模型的空间示意图；图3(a)为声腔1依照本方法进行运算所得的结果与采用有限元方法进行运算所得结果的比较示意图；图3(b)为声腔2依照本方法进行运算所得的结果与采用有限元方法进行运算所得结果的比较示意图；图4(a)为声腔1中声源与对应接收腔之间在耦合处的连续性比较示意图；图4(b)为声腔2中声源与对应接收腔之间在耦合处的连续性比较示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种声压的耦合建模装置的结构图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护范围。本专利技术的核心是提供一种声压的耦合建模方法，以相对提高分析声腔间耦合声场特性的整体效率。本专利技术的另一核心是提供一种装置、设备及介质。为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。实施例一图1为本专利技术实施例提供的一种声压的耦合建模方法的流程图。请参考图1，声压的耦合建模方法的具体步骤包括：步骤S10：获取两声腔之间待耦合的声压。需要说明的是，本步骤中的两声腔，即第一声腔与第二声腔，分别表征两个能够独立产生声源的声腔，声源在发声时所产生的振本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种声压的耦合建模方法，其特征在于，包括：获取两声腔之间待耦合的声压；分别将两所述声压表示为三维形式的第一傅里叶级数；其中，所述第一傅里叶级数中包含有第一附加项，以避免所述第一傅里叶级数在边界处的一阶导数值为零；在所述声压的耦合处设置薄板模型，将所述薄板模型的振动函数表示为二维形式的第二傅里叶级数；其中，所述第一傅里叶级数以及所述第二傅里叶级数在各维度的上的展开项数n≥2.5*L/(C/f)，L为当前维度下所述声腔的长度，C为声速，f为运算频率上限；所述第二傅里叶级数中包含有第二附加项，以避免所述第二傅里叶级数在边界处的一阶导数值和三阶导数值为零，所述薄板模型的厚度取值范围为1×10‑6～1×10‑8m；建立所述第一傅里叶级数与所述第二傅里叶级数之间的耦合方程，将所述耦合方程转化为耦合矩阵，并进行各所述耦合矩阵之间的耦合以构建耦合声腔系统模型。

【技术特征摘要】
1.一种声压的耦合建模方法，其特征在于，包括：获取两声腔之间待耦合的声压；分别将两所述声压表示为三维形式的第一傅里叶级数；其中，所述第一傅里叶级数中包含有第一附加项，以避免所述第一傅里叶级数在边界处的一阶导数值为零；在所述声压的耦合处设置薄板模型，将所述薄板模型的振动函数表示为二维形式的第二傅里叶级数；其中，所述第一傅里叶级数以及所述第二傅里叶级数在各维度的上的展开项数n≥2.5*L/(C/f)，L为当前维度下所述声腔的长度，C为声速，f为运算频率上限；所述第二傅里叶级数中包含有第二附加项，以避免所述第二傅里叶级数在边界处的一阶导数值和三阶导数值为零，所述薄板模型的厚度取值范围为1×10-6～1×10-8m；建立所述第一傅里叶级数与所述第二傅里叶级数之间的耦合方程，将所述耦合方程转化为耦合矩阵，并进行各所述耦合矩阵之间的耦合以构建耦合声腔系统模型。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立所述第一傅里叶级数与所述第二傅里叶级数之间的耦合方程具体为：依照哈密顿原理，并以拉格朗日泛函的形式建立所述第一傅里叶级数与所述第二傅里叶级数之间的耦合方程。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述耦合方程转化为耦合矩阵，并进行各所述耦合矩阵之间的耦合以构建耦合声腔系统模型具体为：依据瑞丽-里兹方法将所述耦合方程转化为耦合矩阵，并进行各所述耦合矩阵之间的耦合以构建耦合声腔系统模型。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一傅里叶级数具体为：其中，x，y，z分别为所述声压在x轴，y轴，z轴方向上的坐标；均为所述第一傅里叶级数的展开项系数；Mx，My，Mz分别为所述第一傅里叶级数在x轴、y轴、z轴方向的展开项数；其中，a、b、c分别为所述声腔在x轴、y轴、z轴方向上的长度；ζti(t)＝(t/ai)2(t/ai-1)为所述第一附加项的表达式，且i＝1,2，t＝x，y，z。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王刚，李文龙，李玩幽，冯志华，倪俊芳，陆佳伟，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32