水下压电/弹性材料复合层球壳声波反射的数值研究

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本文对无限水域中压电/弹性材料复合层球壳的声波反射进行了数值研究。目的是利用主动减噪方式降低球壳对声波的反射,即在复合层球壳的压电层中,加载合适的电压,使球壳在流场中某方向或某区域内的反射压强大大降低。文中利用ANSYS的多物理场分析模块建立有限元模型,实现了流-固-电的直接耦合振动分析,研究了复合层球壳对点声源的反射及其控制。首先计算了压电层短路(无压电控制)时球壳对点声源反射,得到流场中各结点的反射压强。然后找到使各结点反射压强为零所需加载的电压,进行分析。最后计算了在压电层上加载特定控制电压后,球壳对点声源的反射,得到控制后流场中各结点的反射压强,并与球壳压电层短路时的情况对比,由此给出了压电控制所得到的减噪效果。研究结果表明,在压电层中加载一个合适的控制电压,可以使球壳中心与点声源连线方向上,距离球壳足够远的点上的反射压强都降低为零或接近于零,并且在一个较大的锥形区域内反射压强明显降低。可以找到一个合适的控制电压,使流体区域内任一选定方向上距离足够远处的反射压强基本消除,并在以此方向为轴线,球壳中心为顶点的锥形区域内有明显的减噪效果。本文还通过大量的计算实例给出了减噪中各参数的影响规律。
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