Page 66 - 《应用声学》2021年第2期

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4.2 切割刀壳体声学建模 区域并对其边界进行约束，同时定义壳体实体，并将
切割刀壳体噪声是从壳体实体处通过流体介 振动响应结果导入实体。设置获取切割刀壳体前六
质向四周空间进行辐射的，噪声辐射过程中会引 阶固有频率处噪声辐射云图，同时在距离壳体前部
起一定区域内声场介质波动且该波动会随着距离 100 mm 处位置设置一个声压计算点，用于获取声
的增加而衰减，因此可以基于有限元方法来建立 压级频谱结果。设置计算频率范围为 0 ∼ 4500 Hz，
壳体外部声场模型进行仿真计算来获取切割刀壳 步距为20 Hz。
体噪声辐射特性。本文采用完全匹配层 (Perfectly 通过计算求解得到切割刀壳体六阶固有频率
matched layer, PML)方法在距离壳体四周500 mm 处声压级分布云图如图 13所示，从图中可以看出其
区域内建立声场模型，如图 12(a) 所示，透明区域 噪声辐射主要从壳体实体处向四周进行扩散，且在
为壳体外部声场，设置其材料为空气，密度为 壳体上部分向外辐射较密。
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1.225 kg/m ，声传递速度为 340 m/s，参考声压为
2 × 10 −5 Pa。声场内部为切割刀壳体物理模型。采
用三角形单元对建立的声学模型进行网格划分，声
场区域网格边长设置为 12 mm，满足声学计算最大
单元边长要小于计算频率最短波长的 1/6 条件，如
图 12(b) 所示，其中节点共计 3000376 个，单元共计
2201021个。 z y z y
x x
4.3 切割刀壳体声场响应计算及实验对比 (a) ܧʹܦߦവی (b) ܦߦവیᎪಫѳѬ
利用有限元软件中的 Harmonic Acoustics 模 图 12 声学有限元处理
块对建立的声学模型进行声固耦合分析。定义声场 Fig. 12 Acoustic finite element processing

(a) ʷ᫽ڍదᮠဋ (b) ̄᫽ڍదᮠဋ (c) ʼ᫽ڍదᮠဋ

(d) پ᫽ڍదᮠဋ (e) ̋᫽ڍదᮠဋ (f) О᫽ڍదᮠဋ

图 13 切割刀壳体声压级分布云图
Fig. 13 Sound pressure distribution cloud diagram of cutter shell