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1、*來哮日来曲suia區srLg茨晏卯ftw6J 电Q $傑雖也9. 1 前言9.2声学的一些基本概念9.2声学的一些基本概念飞行器在起飞、发射、自由分行条件下不可避免地要受到声激 励.多级飞行器分离机构往往采用分离效果较好地爆炸装置，它 使飞行器收到爆炸激励.这类激励的共同特点：总能量虽然不离，但频带分布校宽精确确定这类问题的响应解，是个较困难的事.我们在本章只 给出初步基础，并着重于阐述气动声源激励下在舱体內造成的声环 境分析基本原理.9.1前言9.2声学的一些基本概念9.2声学的一些基本概念摄动与声声音是物体振动产生的.所鶴声音是指疑率处于2U赫到20000赫之间，能为人耳感受到的 振动.
2、由于空气具有弹牲与愦牲.所以可以传播声波.波在空吒中传樁的过瘵就是压力的传 Mita.声传邊的速度成为声速，常用。表示.单位为米/秒它受湛度激传迷介质特性的彩 喰.声波的一个常用持标为波长儿九气(5-1)式中为/声頻，单位为林從.声的物理特征参量为了对不同声激劭做出量的判斷.必须規定衡量声强弱的外征以量.常采用的券量有声 压、与声功丰.(1)声压:空气质点振动导致大气压力起伏.相对于静压所发生的足伏部分-即超压榔分.称为声 氐以P表示.它是表示声音冬弱的物理董9.2声学的一些基本概念声的物理特征參童(2)在垂直与声波传播方向上单位时间通过单位面积的声能童，称为声孑，以LK示。它是表 示声场中任
3、一位工处声冬度大小的物理量.在自由声场中声爱与声压的关系为：(5-2)氏中， 为介质质*W lOlog %瓦中瞅，为基准声功率，瞅,=10小札单位为铝分貝”(9-79.2声学的一些基本概念9. 3 飞行器舱内声环境予示原理9.2声学的一些基本概念頻程为了方便，我们把整个声波坂域分为一定敛目的頻带或频程.通常最多采用的有倍娱程, 1/2倍燥程及1 /3倍频程等.(1)倍頻程扶照相邻两硕卓比为2:1划分续帯即为倍显然，依旧中心频率(频栄中心的硕率 值定得不同，频带情况也不円.中心頻举与上.下边界频率得关系为：/卜一J2几心1/2倍频程/玮频程9.3飞行器舱内声环境予示原理9. 3 飞行器舱内声环境
4、予示原理9.3飞行器舱内声环境予示原理9. 3 飞行器舱内声环境予示原理有时由于研究工作中需要划分得更细的頻带，这时可采用1/2倍頻程，戒J倍頻程， 戏更小的倍频租，它们是将每一个修频租又分为两份三份或更多份得到的.图(91)为 以1/9涪频程缕出的禹心燄风机噪声频谱图fi3 100160 2fiO 400630 IK 1.6K 15K 4K8012S2003205008001.2SK 2K 3.2K.3I61 8K率(Hz)程*!&图9-19.2声学的一些基本概念在外部声源已知的条件下予示舱内声环境是飞行爲设计中一个重要问题从现实情况出发, 应将声派做为随机童处理.运用随机干扰下的响应分析原
5、理.计算舱体响舷与舱内环境.我 们只就确定性的声环境下，舱体响应与舱内声环境进行讨论.对于在较离倾带分布的声出弘 我们这里采用模态法.对于主要在低集区城分布的声激 勵，我们这里采用准存态分析理论.模态法基本思想:依据模态速加原理.通过拉格朗日方程.求解任一棋态下的声澈响应.透加后得总 声故通过声场与结构表面的连续性条件，给出魁体内的声环境.讨论中为了简化不考虑结构阻尼，结构形状限于因简壳.声源限于单谐和平面波 壳体长度按无穷大处理，使三维问题简化为二维问题.9.3飞行器舱内声环境予示原理9. 3 飞行器舱内声环境予示原理9.3飞行器舱内声环境予示原理9. 3 飞行器舱内声环境予示原理9.3飞行
6、器舱内声环境予示原理9. 3 飞行器舱内声环境予示原理模态法入射场 散射场 内押声场几（匚如） 讣J） P （几/）计算模型如图（92所示.声波遇到売体后发生傲射，蹩个壳体处于入射声场.傲射声场 与内部声场联合柞用下.9.3飞行器舱内声环境予示原理9. 3 飞行器舱内声环境予示原理为以is筒亮中心为廉点的极坐标*坐标.(ra)式中，儿“外部声场“为入射场与散射场构成.期：p（几!）=久（几M）+ ps （aOj）。为筲売半径9.3飞行器舱内声环境予示原理9.3飞行器舱内声环境予示原理9. 3 飞行器舱内声环境予示原理模态法这些声场均应満足波动方程:v此方程的通解，在极坐标下为：cos gar(
7、5-8)丿3) 如J 式中为lkssel方程的解分别称为n阶第一矣.第二矣贝憲尔函數.k=3C为声波圜频率这样，可将三个声场表达为：Po =耳 (丿0(灯)+ 2(1)w A (Arr) cos /(P) cxp( io)t)p、-(4mcosh+ 仇 sin w4)/ (A:r)cxp(/7yf)/*0(5-9)大括号表示践牲俎合.(5 10)pt =工(C： cos“6+ Dfl sin”)J(灯)cxp7効)(5-12)为第二Haukel函数，Hp =Jkf )-iYllkf )或中已才虑散射场在无穷远处压力为*内部声场在中心处压力为有限徨等转定条件9.3飞行器舱内声环境予示原理9. 3
8、 飞行器舱内声环境予示原理9.3飞行器舱内声环境予示原理9. 3 飞行器舱内声环境予示原理“0为入射场声压振幅，为已知並.表达式中待定参量 人”丄 由外部场及内部场在r = a处的空气贋点遠度寻 于亮体表面法向运动it对的条件决定.9.3飞行器舱内声环境予示原理9. 3 飞行器舱内声环境予示原理模态法(2)广义力设圖简亮表面径向及切向位移表示为如下傅立叶圾数(D =，仏 cos/ + hn sin )(5】3)式中収为时间的函数为选定的广义坐标.它们是我们求解响应所要确定的对象.由拉格朗日方程广义力定义为(以那 則有：6M = J T(fl cos + 6bn sin门 一(0。+ 门) 如
9、单位长度的广义力为：(516)Q =讦=4化一(& + 化) coswO/e nQ几二労二,-(“ + ,)L sin gdefl将Wllh(912MS得：(5-17)(5-18)Qa, = yC,Jn(畑)- 几, “ cos-nA,H； (ku)J exp/twf)Q丸=十川2人(畑)一：几_ sin”d-；(畑)_exp3 (5- 19)(5 - 20)9.3飞行器舱内声环境予示原理9. 3 飞行器舱内声环境予示原理9.3飞行器舱内声环境予示原理9.3飞行器舱内声环境予示原理9. 3 飞行器舱内声环境予示原理模态法式中：L/i = 02.h N 1 声波作用下，气体质点运动速度由下式决定
10、： dpdeb= pdrdt根据入射波为单谐和假定.有：w = / (rfw = iwcot1 dp(5-21)IV = iwp Of由亮体位移假定(913)則有如下恒等式：jp1 AV*coszr(l 十 h sin n(I = 一/ Vicopdrxuf8I QSd. cos”(D +仕 sinnO = + pA-*”iap B八。g(5-22)(5-23)(5 24)模态法将晨达式代入上面二式，可An.Bn.Cn.Dn人=1ex(5 25)B (ka)1 1p/?zr H (切凸 十乔k 乔，-， ipc 4 expz/人(畑)D严也-cxpicr Jt,(ka)将它们代入则得广义力的展后表达式0“”=心+汶4 +代(/) Q,” = “+%Q”+qa)sin(5-26)(5-27)(5-28)(5 - 29)(5-30)9.3飞行器舱内声环境予示原理9. 3 飞行器舱内声环境予示原理模态法/(n = -a-f/p0 a 080 + -n穴n2 f2r 、H aC f2G = -J0 p0_sin并与上面两式对应合并得组合结构单位长度势 能与动能.将 I，表达式(913代2943)、(934诟.则能童表达式也以J、bc“ dn 为参量.将它们及广义力代入拉格朗日方程：(5-35)則得如下四个方程
