结构声辐射方法研究概况

李超 尹喜庆

摘 要：水中结构辐射噪声的实质是结构受外载荷激励而产生振动，然后通过流固耦合面向流体介质中辐射能量而形成声场。与此同时，由于产生的声场对结构同样具有力的作用，因而整个过程是流固耦合作用的过程。对于此类流固耦合的问题，设计到的流体变量和结构变量都是未知的，所以必须一体求解。目前获取结构流固耦合响应的主要方法包括：数值计算法、解析法和实验法。

关键词：结构声；辐射

1 数值计算法

数值计算方法比较常见的主要有以下几种：有限元法、边界元法以及结构有限元耦合流体边界元法。

1.1 有限元法

有限元法常用于复杂结构振动的工程计算。该方法主要是将结构离散成若干个单元，根据变分原理，将描述结构各点振动关系的偏微分方程转变为一组常微分方程进行求解。在研究单频振动问题时，这一组常微分方程又可转变为一组代数方程进行求解。在使用有限元计算结构流固耦合响应时，结构域和流体域均能采用有限元离散。但单纯采用有限元法计算大型复杂结构的辐射噪声问题时，将会遇到一个要在无穷外流域划分声单元的问题，在实际操作中，只能取一个相当大的流体范围来模拟无穷外域，这会导致所需要的网格数量大，从而增加了计算量。所以单一的有限元法难以完成流固耦合振动与声辐射的计算。

1.2 边界元法

边界元法用于在结构-流体的流固耦合面上响应已知时预报结构辐射的噪声。……