聲子晶體管路減振設(shè)計研究.pdf

1、管路系統(tǒng)是潛艇、艦船等裝備的重要組成部分，具有動力系統(tǒng)冷卻、重量補償和二氧化碳吸收等作用。管路系統(tǒng)在工作過程中因管壁結(jié)構(gòu)振動、流體壓力波脈動等原因會產(chǎn)生振動并輻射噪聲，其中低頻振動與噪聲尤為顯著。這不僅造成環(huán)境污染，影響裝備的工作性能，而且嚴(yán)重時可導(dǎo)致管路爆裂而釀成災(zāi)難。因此，有效控制管路系統(tǒng)的低頻振動是管路系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域需要解決的重要問題。受附加質(zhì)量、安裝空間等條件限制，傳統(tǒng)的振動控制措施還難以很好地解決管路系統(tǒng)的低頻振動問題，因此迫切

2、需要發(fā)展管路系統(tǒng)低頻減振設(shè)計的新理論和新技術(shù)。
　　凝聚態(tài)物理領(lǐng)域中聲子晶體理論的提出，為管路系統(tǒng)的減振降噪設(shè)計提供了新的理論和技術(shù)支持。聲子晶體的帶隙特性實現(xiàn)了人為調(diào)控彈性波在特定頻段的傳播，將聲子晶體理論應(yīng)用到管路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，有望為管路系統(tǒng)突出的低頻振動控制問題提供新的解決方法。
　　本文以管路系統(tǒng)的低頻減振為目標(biāo)，將聲子晶體理論應(yīng)用到管路的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，通過調(diào)控彈性波在特定頻率段的帶隙特性，實現(xiàn)管路系統(tǒng)的低頻減振。

3、研究工作主要有：
　　1、研究了周期管路的彈性波帶隙理論并進行了帶隙計算?；诼曌泳w帶隙理論和傳遞矩陣法，建立了布拉格周期管路和局域共振周期管路的理論計算模型，采用該模型計算了兩種周期管路的帶隙特性。
　　2、設(shè)計了具有低頻減振功能的周期管路并研究了其減振特性?；诓祭駧稒C理設(shè)計了一種附加質(zhì)量的周期管路，基于局域共振帶隙機理設(shè)計了一種雙局域振子周期管路，兩種結(jié)構(gòu)均可實現(xiàn)低頻范圍內(nèi)的寬帶強衰減彈性波帶隙。建立了這兩種管路

4、的理論模型，計算了其帶隙及減振特性，并進行了有限元驗證。最后，探討了結(jié)構(gòu)參數(shù)和幾何參數(shù)對帶隙及減振特性的影響規(guī)律。
　　3、開展了周期管路減振特性的實驗測試與驗證。以雙局域振子周期管路為實驗對象，設(shè)計了實驗管路系統(tǒng)的測試方案，搭建了實驗管路測試系統(tǒng)，完成了雙局域振子周期管路減振特性的實驗測試。測試結(jié)果表明，基于帶隙機理設(shè)計的雙局域振子周期管路具有較好的減振功能。
　　總之，本文基于聲子晶體理論開展了管路系統(tǒng)的減振設(shè)計研究，設(shè)