[发明专利]一种基于导流罩结构设计方案的透声性能仿真计算方法

权利要求书

1.一种基于导流罩结构设计方案的透声性能仿真计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1)建模：根据简化模型的尺寸，利用SOLID5单元建立双层板模型，在双层板模型两端及内部利用FLUID30单元建立充水环境，在双层板模型与水介质的接触面建立耦合层，在水层的最左端处，进行平面波声压赋值，在水层的最右端处，利用FLUID130单元建立全吸声来模拟无限远环境；

S2)划分网格：推算最小应力波波长λ_min，然后通过分析频率上限所对应的振动波波长λ_B来确定导流罩透声窗模型有限元网格划分的标准，具体包括如下内容：

从波动理论出发，一个波长内至少应有五个节点，即四个单元，由此导出单元长度的细化标准，即单元长度波动理论导出的细化标准如下：

板中的纵长波波速为：

板中的弯曲波波速为：

频率上限所对应的振动波波长：其中，h为板厚，E为弹性模量，μ为泊松比，ρ为密度；代入频率上限值，计算得到频率上限所对应的振动波波长λ_B，也即频率上限时最小应力波波长值，进而得出单元尺寸Δ；

S3)求解计算：在建模及划分网格完毕后，根据计算的频段，选定计算的步长，进行求解计算；

S4)数据后处理：根据驻波场中插入损失的计算方法，在双层板模型两端合适位置选取入射声压P_i、反射声压P_r、透射声压P_t，计算插入损失，得到插入损失的结果后，利用软件MATLAB将结果图形化，具体包括如下内容：

被测样品置于驻波场的中央，样品的前方为声波的入射部分，后方为透射部分，由于样品表面的反射，入射部分形成驻波场，采用驻波分离方法，把入射波与反射波分开，在透射部分，理论上要求只存在透射波，因此装上吸声尖劈末端以保证在测试频段内透射部分为行波场，当管中满足平面波声场条件，而且场中水媒的衰减可忽略不计时，在样品前距离x处的声压可写成：

上式表示管中声场是两平面波的叠加，其中则可变换为：

其中，k为波数；

p(x)的模为：

上式可知，当时，|p(x)|出现最大值；当/时，|p(x)出现最小值；令：SWR＝|p(x)_max/|p(x)_min，式中SWR为驻波比，则SWR＝(1+R)/(1-R)，而反射系数的幅值为：R＝(SWR-1)/(SWR+1)；

透射系数：T＝p_t/p_i＝p_t(1-R)/p(x)_min＝p_t(1+R)/p(x)_max；

插入损失为：T_p＝-20lgT。