弱耦合封閉聲腔的聲輻射模態理論與計算

摘要：有源結構聲控制是耦合封閉聲腔的聲輻射控制的有效方法。在此前的研究中有學者提出了"耦合封閉聲腔的聲輻射模態"概念,但其在概念和應用上均存在不便之處:其定義實質上是結構模態幅值的一組基函數,這與自由空間內聲輻射模態是結構表面法向振速或聲壓的一組基函數的物理意義并不一致;另一方面,在計算和利用其進行控制時仍然需要用到結構模態,而在實際中輻射結構有用的結構模態信息難以準確、方便地得到。為了解決這些問題,類比自由空間聲輻射模態理論,將聲勢能直接表示為結構表面法向振速的二次型形式,提出了新的結構向耦合封閉聲腔的聲輻射模態計算方法,并從理論上證明了當耦合面均勻離散時,在一定的條件下,可以簡單地利用聲腔模態投影向量代替耦合封閉聲腔的聲輻射模態,從而有效地節約計算資源。通過理論研究,形成了與自由空間內相統一、便于應用的耦合封閉聲腔聲輻射模態理論,數值計算案例表明,所提出的理論方法可以極大方便耦合封閉聲腔的聲輻射計算及其有源結構聲控制。