[发明专利]一种计算溢流环换能器阵声辐射特性的方法

权利要求书

1.一种计算溢流环换能器阵声辐射特性的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)建立溢流环换能器阵的有限元模型：基于溢流环换能器及基阵的结构为上下对称和轴对称，只需建立换能器阵上半部分的轴对称有限元模型，首先给出溢流环换能器的内半径尺寸、外半径尺寸、高度尺寸以及换能器阵的阵元间距，使用ANSYS软件建立溢流环换能器阵的有限元模型；

(2)划分模型有限元网格：在ANSYS软件中，指定所要划分的溢流环换能器阵及其所在流体域有限元网格的单元类型和材料参数，设定网格的大小，然后用自由划分网格的方法对所建立的换能器阵的有限元模型进行网格划分，从而得到换能器阵的有限元模型网格；

(3)进行有限元计算求解：在ANSYS软件中利用模态分析、谐波响应分析方法计算出溢流环换能器及基阵的振动模态、谐振频率、导纳特性、发射电压响应、近场声特性以及振动位移分布特性；

(4)建立溢流环换能器阵的边界元模型：在ANSYS软件中，提取溢流环换能器阵表面的单元网格，导入到SYSNOISE软件中，从而得到换能器阵的边界元模型网格；

(5)结合有限元计算结果利用边界元方法计算声辐射特性：把在ANSYS软件中用有限元方法对溢流环换能器阵进行谐波响应分析得到的换能器阵的表面振动位移分布导入到SYSNOISE软件中，利用边界元方法计算溢流环换能器阵的辐射声场远场特性和辐射指向性特性。

2.如权利要求1所述的计算溢流环换能器阵声辐射特性的方法，其特征在于，步骤(1)中，在ANYSYS软件中利用画图操作画出溢流环换能器阵的结构模型图。

3.如权利要求1所述的计算溢流环换能器阵声辐射特性的方法，其特征在于，步骤(2)中，需要设定溢流环换能器阵压电材料的刚度矩阵、压电矩阵及介电矩阵，在ANSYS软件中，用来解决压电问题的压电关系的方程为：

{T}＝[c^E]{S}-[e]{E}，

{D}＝[e]^T{S}+[ε^S]{E}，

其中，{T}为应力向量；

{S}为应变向量；

{D}为电位移向量；

{E}为电场向量；

[c^E]为压电材料在常数电场下的刚度矩阵；

[e]为压电材料的压电矩阵；

[ε^S]为压电材料在常数应变下的介电矩阵；

在ANSYS软件中利用画图操作对溢流环换能器阵的结构模型进行网格划分。