Математическое моделирование акустических устройств методом автономных блоков

• Автор: Мазур, Алексей Михайлович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 143 с. : ил.

Содержание
Введение.

1 Обзор методов математического моделирования акустических устройств

1.1 Способы описания выхлопной системы двигателя.

1.2 Основные методы моделирования выхлопных систем

1.3 Математические модели источника.

1.4 Математические модели выхлопа.

1.5 Одномерные математические модели глушителя

1.6 Многомерные математические модели глушителя.

Выводы по первому разделу

2 Автономный блок в виде прямоугольного параллелепипеда с вязкой средой и твердотельным включением для математического моделирования звукопоглощающих сред
2.1 Волновые уравнения гидрогазодинамики для идеальной жидкости
2.2 Волновые уравнения гидрогазодинамики для вязкой жидкости
2.3 Вязкие волны Стокса.
2.4 Вычислительный алгоритм определения матрицы импеданса автономного блока в виде прямоугольного параллелепипеда с вязкой средой и твердотельным включением
2.5 Структура потенциальных базисных функций для автономного блока
2.6 Структура соленоидальных базисных функций для автономного блока
Выводы по второму разделу
3 Математическое моделирование звукопоглощающих материалов на основе вязких сред с твердотельными включения
3.1 Алгоритм рекомпозиции автономных блоков.
3.2 Методика определения коэффициента затухания акустических волн в звукопоглощающих материалах
3.3 Методика определения коэффициента звукопоглощения волновой энергии в звукопоглощающих материалах.Г
3.4 Методика определения эффективных параметров звукопоглощающих материалов.
3.5 Анализ результатов математического моделирования параметров звукопоглощающих материалов
Выводы по третьему разделу.
4 Математическое моделирование акустических устройств со
звукопоглощающими материалами.
4.1 Математические методы описания функционирования акустических устройств со звукопоглощающими материалами
4.2 Алгоритм построения математических моделей акустических устройств со звукопоглощающими материалами методом автономных блоков.
4.3 Математическое моделирование звукообразования в неограниченной среде.
4.4 Математическая модель концентрического резонатора со
звукопоглощающим материалом
4.5 Математическая модель реактивноактивного глушителя в системе выпуска двигателя.
В ы воды по четвертому разделу.
Заключение
Литература


Практическая ценность работы заключается в возможности использования математических моделей и программно исполненных алгоритмов в практике разработок реактивно-активных глушителей в системе выпуска двигателя внутреннего сгорания и стрелкового оружия. Автоматизированное компьютерное моделирование на основе автономных блоков в виде прямоугольных параллелепипедов с вязкой средой и твердотельными включениями и виртуальными каналами Флоке на их гранях позволяет существенно повысить надежность и качество проектирования, значительно сократить его сроки. Реализация и внедрение результатов работы. Основные результаты диссертационной работы и разработанный пакет моделирующих программ внедрены на ряде предприятий (в/ч 9 г. Пенза, ПТУ г. Пенза и др. Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международной научно-технической конференции (Пенза, г. Всероссийских научно-практических конференциях РАРАН (г. С.- Петербург, г. Москва, г. Региональной научно-практической конференции РАРАН (г. Пенза, г. Международном симпозиуме «Надежность и качество» (г. Пенза, ПТУ, г. Международной научно-технической конференции «Аналитические и численные методы моделирования естественнонаучных и социальных проблем» (Пенза ПТУ, г), на научно-технических конференциях 3 ЦНИИ МО РФ (г. Москва, г. Достоверность и обоснованность результатов исследований обеспечивается корректным применением методов математического моделирования в прикладной гидрогазодинамике, использованием математических моделей высокого уровня, совпадением полученных результатов с известными аналитическими и численными расчетными и экспериментальными данными, а также с результатами экспериментов. Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано работ, в том числе 1 - в рецензируемом журнале, входящем в перечень ВАК. Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы, включающего наименования. Общий объем диссертационной работы 0 страниц машинописного текста. Диссертация содержит рисунков и 2 таблицы. До последнего времени не существовало жестких ограничений на размер выхлопной системы. Имевшиеся ограничения исходили со стороны рынка: система должна была быть такой, чтобы ею можно было торговать в условиях конкуренции в рамках, установленных для данного конкретного изделия. Это условие, разумеется, должно выполняться всегда. Но теперь рамки значительно сузились, в частности в отношении шума, расхода топлива и материалов. Требования низкого уровня шума и малого расходования материалов противоречат друг другу, так как первое диктует создание глушителя большого объема, а второе - малого. Для обеспечения малого расхода топлива требуется внимательное рассмотрение гидродинамики и, следовательно, оптимизации типа, размера и расположения элементов выхлопной системы, а все эти факторы оказывают влияние на шум. Могут ли традиционные методы проектирования удовлетворить этим новым требованиям? Вероятно, нет, поскольку в наше время недопустима расточительность, свойственная принципам эмпирического проектирования. Поэтому необходимо уделять усиленное внимание разработке и внедрению в процесс проектирования моделей выхлопных систем, позволяющих разработать какой-либо метод оптимизации. Для удобства обсуждения выхлопная система разделяется на три части: источник, глушитель и выхлоп (выхлопная труба глушителя сообщается со свободной атмосферой) [1]. Схема, эквивалентная выхлопной системе, показана на рис. Объемную скорость открытой акустической системы обозначим импеданс источника ге, а его интенсивность V,. Звуковое давление в источнике обозначим /? Рисунок 1. Для описания давления и скорости распространения плоских волн через любую часть системы используются матрицы передачи. Vу! Ау В, С, - элементы системы передачи волн или параметры четырехполюсника, имитирующего глушитель [1,2]. Разность уровней звукового давления двух различных глушителей, измеренная на одном и том же расстоянии от источника, называется вносимыми потерями и обозначается /Г.