[发明专利]一种基于局部测量的封闭空间面板声学贡献度识别方法

说明书

本发明公开一种基于局部测量的封闭空间面板声学贡献度识别方法,包括：在封闭空间内部设置两个半封闭的全息测量面，并测量全息测量面上的声压值；基于声学等效源原理，在封闭空间内部建立外声场虚源面和向内声场虚源面，建立全息测量面与声场虚源面之间的传递关系，计算向内声场虚源面上的源强列向量；利用待测振动面板表面的导纳边界条件及向内声场虚源面上的源强列向量，计算向内声场虚源面入射到待测振动面板表面所产生的散射声场，还原出自由场条件下待测振动面板上的声压和法向振速；将待测振动面板划分为若干个离散单元，计算待测振动面板对封闭声场的声学贡献度。本发明能够灵活快速地对封闭空间结构面板局部的声学贡献度进行识别。

技术领域

本发明涉及噪声源识别技术领域，特别是涉及一种基于局部测量的封闭空间面板声学贡献度识别方法。

背景技术

由复杂弹性封闭空腔结构在外界激励下振动而形成的空间声场是工程实际中最具代表性的一类声场，如汽车、船舶和飞机的舱内声场，随着人们对于生活、工作环境的舒适性要求不断提高，封闭空间结构内部的噪声问题被人们所日益重视。外界激励能量传递至封闭空腔结构后，各面板振动进而向声腔内辐射结构噪声，最终影响封闭空间内部声场特性的主要因素是组成声腔的所有板件的振动和声学特性。对构成封闭结构的各个面板进行声学贡献度分析，有针对性地选择和优先控制对内声场影响较大的面板是降低噪声与声学优化的关键。

目前现有的面板声学贡献度识别方法大多是针对声场中某些特定点进行的，而这些所选的特定点并不能完全代表整个声场的特性，仅能表征面板对声场中特定点的声压贡献度。主要包括两类：(1)基于有限元/边界元法建模方法。1995年Zhang基于声学边界元模型，提出了封闭空腔周围面板对空腔内某一场点噪声响应的贡献量计算方法。2000年Mohanty利用有限元和边界元的数值方法计算空间声场的面板声学贡献度。2002年Ding基于有限元数值方法并结合声学互易性测量原理，提出了弹性封闭薄板声腔的局部面板振动对内部声场的声学贡献度算法。2007年Wolff提出了基于Kirchhoff积分公式的封闭空间声场面板声学贡献度算法。2009年Han引入“声学贡献和”、“声学贡献比”以及“声场总贡献”的概念，提出了一种适用于多特征场点多响应峰值的面板声学贡献分析方法。2010年赵静提出通过声学有限元方法获得结构振动响应并以此作为声学边界元模型边界条件的面板声学贡献识别方法。2016年李苏平基于车身结构-声场有限元耦合模型，利用Virtual.Lab商业软件进行面板声学贡献分析。该类方法的计算精度很大程度上依赖于模型所划分单元的精细程度以及边界条件简化的程度，同时存在计算量庞大，计算效率较低的问题。(2)基于近场声全息技术。2006年Hald提出了基于统计最优近场声全息测量的面板声学贡献度识别方法，该方法利用双面阵列测量封闭空间内声场中各振动面板的近场声学信息，再通过体积速度声源进行互易性测量获得传递函数，从而识别出封闭空间结构中任意振动面板的声学贡献度。该方法只需对感兴趣的面板进行一次局部近场声全息测量，就可得到该部位对声场的声学贡献，而不必进行全场测量，具有较好灵活性，但由于仍要进行传递函数的互易性测量，存在工作量巨大的问题。2013年Wu提出了基于Helmholtz最小二乘法的近场声全息的面板声学贡献度识别方法。该方法利用近场声全息测量技术，通过对复杂振动结构表面的振动声学响应进行重建，获得振动面板的表面声强，建立起每个面板的声功率流与指定场点的声压级之间的联系。但由其算法定义得到的面板声学贡献度由于没有正负属性，因此在实际应用中均具有一定的局限性。2015年，肖悦基于等效源法的内部近场声全息技术，提出了一种能够识别复杂形状封闭空腔结构内声场的面板声学贡献度的计算方法。该方法通过一组全息声压测量来重建整个声场信息，利用声场等效原理求解出封闭结构各振动面板对腔体内任意位置的声学贡献度，具有参数意义明确的特点，但该方法需要完成对整个封闭空间的全场的声学测量，对于较大的声源结构，这种要求会引起测量时间和成本增加的问题，降低了计算效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于局部测量的封闭空间面板声学贡献度识别方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够灵活快速地对封闭空间结构面板的声学贡献度进行识别。