[发明专利]一种阻抗复合消声器三维建模方法

说明书

本发明公开了一种阻抗复合消声器三维建模的方法，通过将阻抗复合消声器分为5个声腔后分别建议圆柱形坐标系，然后将圆柱形坐标系映射倒切比雪夫级数，基于将切比雪夫级数与傅里叶级数相结合构造三重切比雪夫‑傅里叶级数来表示声腔的声压函数，只需要调整积分区域，即可实现对不同面积、不同布置方式的吸声材料对阻抗复合消声器消声性能的影响，而不需要重新建模和划分网格，具有较强的灵活性；在计算方面，本发明方法所计算得到的矩阵多为稀疏矩阵，相比现有的有限元方法来说计算更快，本发明方法在模型优化时，模型优化灵活性强、计算速度快且通过改变截断数来调整计算精度，计算精度可控；优点是灵活性强、计算速度快，且建模精度高。

技术领域

本发明涉及一种消声器三维建模方法，尤其是涉及一种阻抗复合消声器三维建模方法。

背景技术

消声器结构广泛应用于车辆和船舶发动机的进排气系统以及发电、化工、冶金、纺织等工业厂矿中的各种型号锅炉、风机、安全门等设备的消声降音。消声器基本结构单元通常有扩张式结构、插入管结构、赫姆霍兹共振腔、穿孔管结构、变截面管道结构、回流式结构、三通式结构、微穿孔管结构、旁支管结构、吸收式结构等。消声器有多种分类方式，从外型可分为圆柱形消声器，椭圆柱形消声器，异形消声器等；从内部结构可分为阻性消声器，抗性消声器和阻抗复合消声器；从消声机理可分为被动式消声器，半主动消声器和主动式消声器。总体来说，阻抗复合消声器由于其在各频段良好的消声性能，在工业中得到了大量运用。与此同时，国内外学者对于阻抗复合消声器的消声性能进行了持续不断的研究。

目前，现阶段国内外学者对阻抗复合消声器消声性能的研究主要基于解析建模法、数值仿真、试验等方法。直接通过试验进行研究会产生非常大的试验强度和较高的试验成本，同时阻抗复合消声器的结构优化还会受到试验条件的限制。数值仿真法主要集中于近些年得到蓬勃发展的有限元法和边界元法，它们的计算结果对网格的精度有较高的要求，若阻抗复合消声器结构较为复杂，往往会受制于计算机的硬件而导致计算时间过长，且该方法对计算资源需求较高，不便于阻抗复合消声器结构的优化分析。相较于试验和数值仿真的缺陷，解析建模法对于阻抗复合消声器模型参数的变化分析以及耦合特性机理的研究具有得天独厚的优势。但现有的解析建模法大多将阻抗复合消声器简化为二维结构进行分析，当阻抗复合消声器中含有非对称结构或非对称边界时，往往建模求解所得的结果与实际有较大偏差。因此有必要开展一种更为灵活的、计算速度更快的，考虑阻抗复合消声器三维结构的三维建模方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种灵活性强、计算速度快，且建模精度高的阻抗复合消声器三维建模方法。