02 声学仿真之吸声系数(管道声学)

专注于仿真分析和振动分析

00 导读

    本文通过有限元仿真手段研究了声波在管道中的传播规律。涉及到声压极大值，极小值，驻波比，声压反射系数，声强反射系数，吸声系数等概念。

01 研究背景

管道声学是声学理论中非常重要的内容。声波在管道中传播的重要特点是平面波形式，当然这是有条件的，需要波长足够大(相对管道的横向尺寸)。

02 几何模型

   几何模型如下图所示。圆截面直管道。

03 材料模型

    本文使用到的所有材料参数如下。

    空气。

04 网格划分

    网格局部如下图所示。对于声学网格，如果使用二阶单元，为保证求解精度，最大网格尺寸应该小于最小波长的1/6。

05 声学条件

    定义Port，并指定声压峰值为1Pa的平面波。

    定义吸声系数为0.3。

06 求解频点

    求解1000Hz纯音的结果。

07 分析结果

    声压级如下图所示。

    根据如下公式可得，声压级对应的最大声压96.25dB-->1.8365Pa，最小声压75.231dB-->0.1633Pa

    根据如下公式可得驻波比G=1.8367/0.16334=11.245。

    根据如下公式可得声压反射系数绝对值|rp|=0.8367。

    根据如下公式声强反射系数ri=0.7。

    根据如下公式吸声系数alpha=0.3，即为仿真过程中设置的吸声系数。