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大振幅脉动圆柱非线性声波传播特性分析
【作者】 谢方涛； 刘广； 胡珊； 王波兰； 瞿叶高； 孟光；
【机构】 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室； 上海机电工程研究所；
【摘要】 针对大振幅振动体有限振幅声波非线性传播特性问题,提出了一种基于四阶色散保持(DRP)有限差分方法和浸入边界方法的非线性声波数值模拟方法。基于二阶精度近似理论,并考虑流体介质的非线性特性,得到非线性有限振幅声波的控制方程。流体域采用固定的Cartesian网格进行离散,基于最小二乘浸入边界法保证流固耦合界面协调条件,并采用完美匹配层(PML)吸收流体边界处声波,防止污染数值计算结果。基于两个数值算例,验证了所建立数值求解方法的有效性。然后采用所建立的数值模型,分析了大振幅脉动圆柱的非线性声波传播特性,并讨论了流体介质非线性和大振幅振动边界的耦合作用对声波传播特性的影响规律。研究结果表明:非线性声波在传播过程中波形会发生畸变,并且产生一系列高频谐波;在靠近脉动圆柱的区域,大振幅振动边界导致的非线性特性更加明显。但是,在远离脉动圆柱的区域,由于流体非线性的累积效应导致的声波非线性特性占据主导地位。
【基金】 水下航行器耦合系统非线性动力学（11922208）;国家自然科学基金项目（11922208）
- 【会议录名称】 第十八届全国非线性振动暨第十五届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议（NVND2021）摘要集
- 【会议名称】第十八届全国非线性振动暨第十五届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议（NVND2021）
- 【会议时间】2021-05-07
- 【会议地点】中国广东广州
- 【分类号】TB5
- 【主办单位】中国力学学会动力学与控制专业委员会、中国振动工程学会非线性振动专业委员会