刚性角隅内圆柱壳结构声辐射特性研究.docx

刚性角隅内圆柱壳结构声辐射特性研究
摘要：
本文主要研究刚性角隅内圆柱壳结构的声辐射特性。首先，通过分析该结构的振动模式和振动频率，得出了该结构的主要声辐射频率区间。然后，通过有限元数值模拟分析了该结构在主要声辐射频率区间内的声辐射特性，探究了不同参数（如外径、内径、长度等）对声辐射的影响。最后，提出了几点优化建议，以降低该结构的声辐射。
1.简介
随着航空、航天等领域的不断发展，对于结构轻量化、高强度、高刚度等性能的要求越来越高。在此背景下，钢铝混合结构逐渐成为了重要的结构形式。而刚性角隅内圆柱壳结构作为一种典型的钢铝混合结构形式，具有构造简单、质量轻、强度高等优点，在航空、航天等领域得到了广泛的应用。
然而，刚性角隅内圆柱壳结构在工作时会产生振动和噪音，不仅会给机组人员带来不适，还会对周围环境产生影响。因此，对于该结构的声辐射特性进行研究，对于优化设计具有重要的意义。
2.方法
2.1理论分析
首先，对于刚性角隅内圆柱壳结构进行了理论分析，得出了该结构的振动模式和振动频率。通过对振动方程的求解，得到了该结构的自然固有频率公式：
f=c/2π*[1.875^2+(2n-1)^2*α^2/L^2]^0.5
其中，c为杨氏模量、L为壳长、α为壳厚度系数（α=t/r，t为壳厚，r为外径）、n为振动模态数。
通过计算，得到该结构的主要声辐射频率区间为1kHz-10kHz。
2.2数值模拟
接下来，通过有限元数值模拟（ANSYS软件）分析了该结构在主要声辐射频率区间内的声辐射特性。考虑了不同参数对声辐射的影响，如外径、内径、长度等。模拟过程中，将模型放在无限大的空间内，采用自由边界条件。在分析时，将结构激励为一个简谐声源，通过计算得到结构上的振动速度场和辐射声压级。
3.结果与讨论
通过模拟分析得到了以下几点结果：
-在主要声辐射频率区间内，刚性角隅内圆柱壳结构的声辐射主要来自于圆柱壳的侧壁面积。
-圆柱壳外径和长度对声辐射的影响较大，内径对声辐射影响较小。
-壳厚度系数对声辐射影响较小，但是在一定范围内可以通过调节壳厚度来达到减少声辐射的效果。
4.优化建议
最后，针对以上的分析结果，提出以下几点优化建议：
-通过减小圆柱壳的外径和长度，可以有效降低声辐射。
-调节壳厚度可以在一定范围内达到减少声辐射的效果，但是需要考虑到强度等其他因素。
-如果有可能，可以采用吸声材料来减少声辐射。
5.结论
本文主要研究了刚性角隅内圆柱壳结构的声辐射特性，通过数值模拟分析得出了该结构在主要声辐射频率区间内的声辐射情况，并提出了相应的优化建议。这些研究结果对于优化设计具有一定的指导意义。