兵工学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (5): 240291-.doi: 10.12382/bgxb.2024.0291
收稿日期:
2024-04-15
上线日期:
2025-05-07
通讯作者:
基金资助:
CHEN Yusi1, ZHANG Ning2, FAN Jun1, LI Bing1, WANG Bin1,*()
Received:
2024-04-15
Online:
2025-05-07
摘要:
针对电缆、钢索以及超表面等周向周期结构声散射特性仿真需求,提出一种基于有限元子结构的散射声场快速计算方法。通过对单周期子结构表面声载荷、位移傅里叶级数展开,并对边界载荷、位移施加与阶次有关的相位映射约束,实现各阶散射声场以及总散射声场的快速计算。对实验观察到的非镜像方向散射声场增强现象进行了机理分析。螺旋凹槽结构散射声场仿真与实验结果表明:新方法计算结果具有较高的精度,在计算精度相同的条件下较传统三维有限元方法所需内存更少、计算速度快,其加速比近似等于周向周期数。
中图分类号:
陈于思, 张宁, 范军, 李兵, 王斌. 一种周向周期结构声散射快速计算方法[J]. 兵工学报, 2025, 46(5): 240291-.
CHEN Yusi, ZHANG Ning, FAN Jun, LI Bing, WANG Bin. A Fast Calculation Method for Acoustic Scattering of Cyclic Symmetric Structures[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(5): 240291-.
参数 | 数值/m |
---|---|
螺旋凹槽壳体总长d | 1.29 |
螺旋圆柱段长d1 | 1.20 |
圆柱外半径/半球外径r1 | 0.09 |
螺旋凹槽半径r2 | 0.015 |
壳体厚度w | 0.04 |
相邻螺旋凹槽间距d2 | 0.06 |
表1 螺旋凹槽壳体参数
Table 1 Parameters of spiral groove structure
参数 | 数值/m |
---|---|
螺旋凹槽壳体总长d | 1.29 |
螺旋圆柱段长d1 | 1.20 |
圆柱外半径/半球外径r1 | 0.09 |
螺旋凹槽半径r2 | 0.015 |
壳体厚度w | 0.04 |
相邻螺旋凹槽间距d2 | 0.06 |
频率/kHz | 仿真/(°) | 实验/(°) | 误差/(°) |
---|---|---|---|
38.68 | 38.00 | 0.68 | |
20 | 141.32 | 140.00 | 1.32 |
218.68 | 219.00 | -0.32 | |
321.31 | 322.00 | -0.69 | |
24.62 | 24.50 | 0.12 | |
56.44 | 57.00 | -0.56 | |
123.56 | 124.50 | -0.94 | |
30 | 155.38 | 155.00 | 0.38 |
204.62 | 204.50 | 0.12 | |
236.44 | 236.00 | 0.44 | |
303.56 | 305.50 | -1.94 | |
335.38 | 336.00 | -0.62 |
表2 不同频率下干涉角度
Table 2 Interference angles at different frequencies
频率/kHz | 仿真/(°) | 实验/(°) | 误差/(°) |
---|---|---|---|
38.68 | 38.00 | 0.68 | |
20 | 141.32 | 140.00 | 1.32 |
218.68 | 219.00 | -0.32 | |
321.31 | 322.00 | -0.69 | |
24.62 | 24.50 | 0.12 | |
56.44 | 57.00 | -0.56 | |
123.56 | 124.50 | -0.94 | |
30 | 155.38 | 155.00 | 0.38 |
204.62 | 204.50 | 0.12 | |
236.44 | 236.00 | 0.44 | |
303.56 | 305.50 | -1.94 | |
335.38 | 336.00 | -0.62 |
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