大尺度声学问题计算的快速多极子边界元法及其应用研究

声学计算及分析是噪声控制和低噪声产品设计的基础，有限元法和边界元法是求解工程声学问题的有效方法，但是对于大尺度声学问题的计算，当频率较高时离散化单元和节点数量庞大，因而对计算机的内存和速度要求非常高，以致于很难甚至无法胜任。本课题的目的是研究一种适用于大尺度声学问题计算的快速多极子边界元法，并将其应用于舰船舱室（静态介质）噪声分析和大功率发动机进排气消声系统（流动介质）声学特性预测。该方法的特点是不仅能够考虑介质的流动和声阻尼效应，而且适用于具有吸声材料添加和贴敷的声学结构。具体方法是：将复杂的声学系统划分成一些子结构，对每个子结构使用快速多极子边界元法，求出其进口截面和出口截面上节点间的声阻抗矩阵，然后利用交界面上的连续性条件将各个子结构联系起来进行求解。在此基础上，对大功率柴油机排气消声器的传递损失进行数值计算和实验测量，以验证数值方法的正确性。