[发明专利]一种耦合声场的声学耦合方法

权利要求书

1.一种耦合声场的声学耦合方法，其特征在于：包括以下几个步骤，

步骤一：设置两耦合声场的耦合界面阻抗，两耦合声场为声场1和声场2，声场1和声场2通过耦合界面耦合；

步骤二：选择第一类Chebyshev正交多项式级数作为每个声场的声压函数，通过能量变分方法得到耦合声场特性方程，其中对声场1的特性方程的确定可以从其拉格朗日泛函开始，其表达式为：

L_l＝U_l-T_l

其中U_l和T_l分别为声场l的势能和动能，

ω为系统圆频率，ρ₀和c₀为声场介质的质量密度和声速，V_l为声场l的体积，p_l为声场l的声压，为声场l的声压梯度，下标l＝1和2，分别表示与声场1和声场2相关；令拉格朗日泛函对声场声压函数的归一化坐标P_l的导数等于零，得到声场l的声学特性方程，其矩阵表达形式为：

(K_l-ω²M_l)P_l＝0

其中K_l和M_l分别为声场l的刚度矩阵与质量矩阵；

步骤三：确定两个耦合声场的耦合能量；所述的耦合声场的耦合能量为：

其中ρ₀为声场介质密度，ω为圆频率，S为耦合界面面积，n为耦合界面外法线方向，Δp为耦合界面上的总声压；

步骤四：确定耦合声学空间耦合界面的耦合刚度矩阵和对应于每个声场的刚度矩阵和质量矩阵；

步骤五：根据两个声场的刚度矩阵和质量矩阵以及耦合刚度矩阵进行组合，确定耦合声场特性方程，得到耦合声场声学预报信息。

2.根据权利要求1所述的一种耦合声场的声学耦合方法，其特征在于：所述的耦合界面的耦合刚度矩阵的求取方法为：

步骤一：在壁面阻抗为Z_wall的耦合界面上建立边界条件方程：

其中，n指示声场耦合壁面的法线方向；

步骤二：确定耦合界面上质点振速为：

其中p₁所指方向为正，总声压为Δp＝(p₁-p₂)；

步骤三：确定耦合界面能量：

步骤四：令耦合界面能量表达式对声场声压函数的归一化坐标P_l的导数等于零，得到耦合声场总体耦合刚度矩阵K_c。

3.根据权利要求1所述的一种耦合声场的声学耦合方法，其特征在于：所述的耦合声场特性方程为：其中K₁为声场1的刚度矩阵，M₁为声场1的质量矩阵，P₁为声场1的声压函数归一化坐标，分别K₂为声场2的刚度矩阵，M₂为声场2的质量矩阵，P₂为声场2的声压函数归一化坐标，K_c为总体耦合刚度矩阵。