一种周期排列任意数量大矩形开口声传递损失的计算方法技术

本发明专利技术公开了一种周期排列任意数量大矩形开口声传递损失的计算方法，首先定义多矩形开口的坐标系，然后建立多矩形开口耦合的互辐射阻抗表达式，接着建立多矩形开口两侧截面处的力平衡式，然后计算考虑粘滞阻尼效应的开口内特征阻抗和特征波数表达式，进而建立开口两端的声传递矩阵，基于力平衡式和声传递矩阵，建立各开口声波出射口处质点振速与入射声压关系式，最后求得耦合声传递损失。本发明专利技术可以实现考虑开口间互耦合和粘滞阻尼效应的任意数量大矩形开口传递损失的准确计算。数量大矩形开口传递损失的准确计算。数量大矩形开口传递损失的准确计算。

【技术实现步骤摘要】
一种周期排列任意数量大矩形开口声传递损失的计算方法


[0001]本专利技术涉及物理专业中噪声类领域，尤其涉及一种能够获得同时考虑粘滞阻尼效应和孔间耦合效应的多矩形开口声传递率及声传递损失的计算方法。

技术介绍

[0002]周期排列大尺寸矩形开口或矩形狭缝结构在日常生活中随处可见的，如百叶窗的叶片形成的周期排列的矩形狭缝结构等。目前已有研究团队针对单一的矩形开口声传递特性提供了快速的简便计算方法，但是对于百叶窗形成的周期性排列的大尺寸狭长矩形开口而言，还需考虑热粘滞损失以及开口间耦合辐射带来的影响。相似的研究在周期排列的矩形开口中已有进行，如航空发动机声衬、墙体材料护面层甚至手机扬声器的出声口等。这些矩形开口往往单个尺寸不大并且距离较近，多数结构中孔的大小一致。对于周期排列等尺寸小矩形开口，如微穿孔板，国内外学者及研究团队如马大猷院士，进行过深入且大量的研究。这些研究往往将单个矩形开口等效成声阻抗，然后采用等效电路法计算其传递阻抗，进而求得其吸声系数。但是，对于矩形开口阵列而言，其耦合辐射阻抗计算和声传递特性解析框架仍然较为复杂且难以求解。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种周期排列任意数量大矩形开口声传递损失的计算方法，对于贯穿壁面的多个大矩形开口，处在壁面一侧的是矩形开口声波入射侧，处在壁面另一侧的是矩形开口声波出射侧，入射侧矩形开口宽度为2a
i1
、2a
i2
、......、2a
in
，长度为2b
i1
、2b
i2
、......、2b
in
，面积为S
i1
、S
i2
、......、S
in
，出射侧矩形开口宽度为2a
o1
、2a
o2
、......、2a
on
，长度为2b
o1
、2b
o2
、......、2b
on
，面积为S
o1
、S
o2
、......、S
on
，任意两个矩形开口的中心距为r
12
、r
13
、......、r
mn
，其特征在于，所述计算方法按如下步骤进行：步骤a、定义坐标系以其中第h个矩形开口在入射端横截面的几何中心为坐标原点，以垂直于矩形开口声波入射侧截面并朝向矩形开口声波透射侧的方向为z轴正方向，以平行于矩形开口声波入射侧截面的长度方向一侧为y轴正方向，以平行于矩形开口声波入射侧截面的宽度方向一侧为x轴正方向，建立观察坐标系；首先假定平面波斜入射到矩形开口，入射声压p
i
以θ
i
，的角度入射到第h个矩形开口，为声波入射到第h个矩形开口过程中产生的反射声压，而为在此开口入射端产生的辐射声压，和分别为矩形开口入射侧内部声压及其质点振速，为此开口透射端的辐射声压，和为此开口内部透射端口声压及其质点振速；步骤b、计算任意两个矩形开口的互辐射阻抗按式(1)计算获得任意两个矩形开口的互辐射阻抗的互辐射阻抗式(1)中j为虚数单位，ρ0＝1.2kg.m
‑3kg
·
m
‑3为空气密度，c0＝340m
·
s
‑1为空气中的声速，为第i个矩形开口的特征波数，r为第i个矩形开口与第h个矩形开口的中心距；根据模态正交性，只考虑m＝p，n＝q的情况，表示第i个矩形开口与第h个矩形开口在z＝0处的互辐射阻抗，当i＝h时，为第h个矩形开口在声波入射端的自辐射阻抗；步骤c、计算矩形开口声波入射侧截面处的力第h个矩形开口入射端辐射声压导致的力可表达为：式(2)中，H为矩形开口数量，为第i个矩形开口入射端产生的辐射声压，S
0h
为入射侧第h个矩形开口的横截面积，为第h个矩形开口内第(m，n)阶高阶波所对应的截面模态振型；按式(3)计算获得第h个矩形开口声波入射侧截面处的力平衡式如下：式(3)中，为入射声压，为声波入射到第h个矩形开口过程中产生的反射声压，为声波入射到第h个矩形开口过程中产生的反射声压，为第h个矩形开口入射侧内部声压；
其中，第h个矩形开口的内部声压及内部质点振速的计算公式为：的计算公式为：式(4)和(5)中，和为第(m，n)阶高阶波的模态声压和质点振速，为第h个矩形开口在z轴方向上传播的第(m，n)阶高阶波的波数，和分别表示孔隙内传播介质中的特征阻抗和特征波数；当需考虑粘滞阻尼效应时，应代入考虑粘滞阻尼效应的Z
c
和k
c
，即：式(5.1)中，特征阻抗Z
c
和特征波数k
c
的表达式为：的表达式为：式(6)和(7)中，j为虚数单位，S0为入射侧矩形开口的横截面积，Y
′
＝jωC(ω)S0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)式(8)和(9)中，j为虚数单位，S0为入射侧矩形开口的横截面积，ω为角频率，为入射侧矩形开口的横截面积，ω为角频率，式(10)和(11)中，γ＝1.4为介质的比热比，ρ0＝1.2kg.m
‑3kg
·
m
‑3为空气密度，c0＝340m
·
s
‑1为空气中的声速，μ＝1.86
×
10
‑
5Pa
·
s为剪切粘度，C
p
＝1010J
·
kg
‑1·
K
‑
1为恒温比热，λ＝0.026W
·
m
‑1·
K
‑
1为导热系数，此外，对于横截面为矩形的孔隙或者开口，横截面形状影响系数F
r
(η)的计算公式为：在式(12)中，j为虚数单位，ω为角频率；在实际计算时，求和上限s和t可通过收敛性分析获得，且有：
然后把分别代入式(12)，再把计算结果分别代入式(10)、式(11)，得到对应的复密度ρ(ω)和复压缩系数函数C(ω)；步骤d、计算矩形开口声波入射侧截面和出射侧截...

【专利技术属性】
技术研发人员：李家柱，马远生，周学峰，马庆丰，徐小红，毕传兴，陈剑，叶望青，李伟，毕义周，唐升，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：