我对圆柱壳声辐射看法

Timoshenko

我来说说我的看法吧（我所说的都是有限长圆柱壳）
圆柱壳的振动与声辐射，其实是两个方面的问题：圆柱壳的振动以及声辐射理论。
先说结构振动：
（1）圆柱壳的振动有很多理论：福留盖壳体理论，唐纳壳体理论等。。。。，这些壳体理论都是几百年来人们广泛使用的。如果想从壳体振动理论上有创新点，要么改进这些壳体理论，要么创立新的壳体理论，这是需要勇气和实力的。
（2）对于具有加强结构的圆柱壳的振动，主要存在的问题是如何准确的建立加强结构的力学模型，建立振动控制方程。在这一点上，国内、外对环肋的处理是比较成熟的了，但是对于纵向加强构建的处理就是仁者见仁的问题了。还有一点就是，加强构件的种类越多，耦合方程的规模就越大，还要考虑到求解的耗费问题。
（3）解析法处理有限长圆柱壳振动问题时，都是假设圆柱壳两端是理想的简支边界条件，任意边界条件情况下的结构响应国内还少有人涉及。
声辐射：
（1）在流固耦合问题处理上一般有两种方法：A采用Helmholtz积分方法，建立在流固耦合边界面上法向偏导为零的Green函数，将声压作为壳体载荷。B采用分离变量法求解波动方程，根据壳体表面振速连续条件建立耦合方程。
（2）辐射阻抗的分析，这一点国内有不少专家都讨论过。
（3）评价标准的选择，采用什么物理量（某一点声压级，声强，声功率，辐射效率，指向性，均方振速）对声辐射性能进行评价是一个比较困难的问题，这与实际的应用有关。
（4）圆柱壳环频率的问题，分析圆主壳体的声辐射时仅仅涉及环频率以下的频段，环频以上的频段采用平板理论。
我认为在解析方法研究壳体声辐射上还需进一步研究的问题有：
（1）非圆柱壳体结构的振动与声辐射
（2）复杂边界条件下的圆柱壳声辐射
（3）短时载荷作用下的圆柱壳声辐射
（4）具有声学处理结构的圆柱壳的声辐射
（5）圆柱壳的流固耦合振动研究
（6）圆柱壳辐射性能的工程估算方法
（7）重流体脉动压力激励圆柱壳体的声辐射

confer

楼上总结的确实非常好,非常细致和深刻!

flyiing

顶楼的总结得很好.在低频情况下,上述方法能很好的解决问题.在靠近环频以至于临界频率时上述方法显得苍白无力.因此应该提及统计能量方法.

confer

顶楼说的"（1）在流固耦合问题处理上一般有两种方法：A采用Helmholtz积分方法，建立在流固耦合边界面上法向偏导为零的Green函数，将声压作为壳体载荷。",我认为概念上有些问题,在流固耦合界面上所谓的法向偏导数为零值得推敲,你所归纳的本来是这个声场问题的概述,但是你的上述表达不是一个一般性概念!

希望能与顶楼探讨!

Timoshenko

Confer网友：
我所说的“法向偏导为零”是指具有这样边界条件的Green函数。我们知道Helmohltz积分有两项，在振动表面Helmohltz积分变为一个积分方程，积分方程的求解是非常困难的。所以，对于Green函数的选择要具有一定的技巧性，即不采用自由空间的Green函数，而采用一种具有外Neumann边值条件的Green函数，这种Green函数的好处是使Helmohltz积分由两项变为了一项，而更为重要的是将原本的积分方程变为了积分。
我提这种方法的目的是想说明在解析法当中，采用Helmohltz积分表达声压时，Green函数的选择必须满足一定的要求！

w89986581

原帖由 Timoshenko 于 2006-8-26 11:16 发表
Confer网友：
我所说的“法向偏导为零”是指具有这样边界条件的Green函数。我们知道Helmohltz积分有两项，在振动表面Helmohltz积分变为一个积分方程，积分方程的求解是非常困难的。所以，对于Green函数的选择要具 ...

对于无限大平板和球壳，构造满足Neumann条件的格林函数是轻而易举的，然而对于有限长圆柱的情况，满足Neumann条件的格林函数不一定具备清晰的解析解。

rockwangyan

Timoshenko 及各位大侠，我有个问题：
1。     对于平板的声辐射，很多文献都是矩形板以简支边界镶嵌在无限大刚性障板上向半空间辐射，这样的格林函数是半自由空间格林函数（  exp(-jkr)/(2*pi*r)）；     那如果矩形板子振动向全空间辐射，就应该用全自由空间格林函数（  exp(-jkr)/(4*pi*r)），对吧！
2。 对于有限长的薄的圆柱壳体受到径向的点力作用向外辐射声波，应该是有解析解的吧。
3。我对格林函数不太了解。“对于求解结构振动声辐射（例如平板和有限长圆柱）问题，就是采用Helmholtz积分方法和Neumann边界条件，如何寻找Green函数的问题”－－－我的这个看法对吗？

多谢指点

w89986581

可惜，常见的壳体中，只有球、无限长圆柱和椭球才用满足Neumannn边界条件的格林函数解析解。

navigator

有做过复杂圆柱体的振动和声辐射的嘛？  交流一下  qq 6600468

Timoshenko

原帖由 w89986581 于 2006-11-1 12:27 发表
可惜，常见的壳体中，只有球、无限长圆柱和椭球才用满足Neumannn边界条件的格林函数解析解。

有有限长圆柱壳的Neumannn边界条件的格林函数解析解！

[ 本帖最后由 Timoshenko 于 2006-11-6 08:45 编辑 ]

Timoshenko

原帖由 navigator 于 2006-11-3 19:55 发表
有做过复杂圆柱体的振动和声辐射的嘛？  交流一下  qq 6600468

这方面国内很多人做过啊，无论是解析的还是数值的。

Timoshenko

原帖由 rockwangyan 于 2006-10-31 23:35 发表
Timoshenko 及各位大侠，我有个问题：
1。     对于平板的声辐射，很多文献都是矩形板以简支边界镶嵌在无限大刚性障板上向半空间辐射，这样的格林函数是半自由空间格林函数（  exp(-jkr)/(2*pi*r)）；     那如果 ...

1.对于向全空间辐射的平板是应该采用自由空间的Green函数，但是作为解析方法的话，采用自由空间的Green函数会导致一个积分方程的出现，采用解析法对其求解是很困难的。在考虑平板向全空间声辐射时，一般采用分离变量法求解波动方程。
2.有限长圆柱壳的声辐射是有解析解的，国内外有许多参考文献。
3.你的这个说法不太合理。   结构声辐射问题的实质是求解两个耦合的偏微分方程，Green函数法只是偏微分方程解法中的一种。可以这么说有多少种偏微分方程的解法就有多少种声辐射问题的求解方法，前提是该方法是数值可实现的。
总结：除物理基本原理外，任何物理问题的本质是数学问题。建议搞结构振动声辐射的同行们先看两本书：
《数学物理方法》、《特殊函数》

[ 本帖最后由 Timoshenko 于 2006-11-6 09:00 编辑 ]

w89986581

原帖由 Timoshenko 于 2006-11-6 08:43 发表

有有限长圆柱壳的Neumannn边界条件的格林函数解析解！

两端为无限长圆柱障板的有限长圆柱面的Neumann格林函数是与无限长圆柱面的Neumann格林函数是一样的。对于两端自由的有限长圆柱面的Neuman格林函数解析界，可否给出一个文献看看？谢谢。

Timoshenko

原帖由 w89986581 于 2006-11-6 10:32 发表



两端为无限长圆柱障板的有限长圆柱面的Neumann格林函数是与无限长圆柱面的Neumann格林函数是一样的。对于两端自由的有限长圆柱面的Neuman格林函数解析界，可否给出一个文献看看？谢谢。

我指的是前者，对于你说的自由的我没有见过，我认为是不存在的。