حل سه بعدی ارتعاشات آکوستیکی یک پوسته‌ی استوانه‌ای در مجاورت یک جریان فروصوت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مهندسی فناوری ماهواره-دانشکده فناوری های نوین-دانشگاه علم و صنعت ایران-تهران-ایران

2 مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

3 استاد، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

4 مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت، ایران، تهران

چکیده

در این مقاله افت انتقال صوت از یک پوسته استوانه‌ای جدار نازک با طول بی‌نهایت با استفاده از تئوری سه بعدی الاستیسیته مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد. پوسته بوسیله یک موج صوتی صفحه‌ای تحریک می‌شود درحالیکه در مجاورت یک جریان خارجی قرار دارد. درگام نخست معادلات حرکت استوانه در سه راستا بدست آمده است. با استفاده از تجزیه هلمهوتز، معادله حرکت را به دو معادله موج مجزا تجزیه کرده و با حل جداگانه هرکدام از این معادلات می‌توان میدان جابجایی و تنش را بدست آورد. این روش رفتار ارتعاشی پوسته ها را نسبت به دیگر تئوری‌ها از جمله تئوری کلاسیک و مرتبه اول و سوم برشی، به دلیل در نظر گرفتن از اثرات چرخش و برش، دقیق تر توصیف می کند. به منظور صحت سنجی، نتایج مطالعه حاضر با نتایج تئوری‌ کلاسیک مقایسه شده است. قابل مشاهده است که نتایج این تحقیق و تئوری‌ کلاسیک با یکدیگر همخوانی خوبی دارند. همچنین تئوری کلاسیک به علت چشم پوشی از اثرات چرخش و برش در فرکانس‌های بالا از دقت خوبی برخوردار نیست. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش ضخامت پوسته، به دلیل افزایش سفتی خمشی پوسته افت انتقال صوت افزایش یافته است. عدد ماخ به علت ایجاد سفتی منفی باعث کاهش افت انتقال صوت در ناحیه سفتی کنترل می‌شود و بالعکس بعلت ایجاد دمپینگ در سازه باعث افزایش افت انتقال صوت در ناحیه جرم کنترل می شود . علاوه براین افزایش عدد ماخ منجر به افزایش فرکانس-های بحرانی و انطباقی می‌گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Three-dimensional elasticity solution for vibro-acoustic behavior of cylinder in the presence of subsonic flow

نویسندگان [English]

  • Mohamad Bolhasani 1
  • Ali Tarkashvand 2
  • Kamran Daneshjo 3
  • Roohollah Talebitooti 4
1 Satellite technologies .School of advanced technologies. Iran University of Science and Technology
2 PhD Student, Mechanical Engineering Department, Iran University of Science & Technology, Tehran
3 Professor, Mechanical Engineering Department, Iran University of Science & Technology, Tehran
4 Mechanical engineering, university of science and technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this paper, the Three-dimensional (3-D) theory of elasticity has been used for sound transmission loss (TL) of a thin-walled cylindrical shell with infinite length. This structure is excited by an obliquely plane wave. Governing equations of the thin shell have been derived in radial, axial, and circumferential directions. Then, Helmholtz decomposition is applied to solve the equations. Therefore, the displacement field is considered in terms of Lame potential functions This method describes the vibrational behavior of the shells more accurately than other theories, including the classical theory and the first and third order of shear, due to the consideration of the effects of rotation and shear. A comparison of the present method results with those obtained from classical shell theory (CST) indicates an excellent agreement. However, at the high frequencies the classical encounter insufficient accuracies as a result of increasing the rotational terms as well as shear wave effects. The results show that with increasing shell thickness, due to increased flexural stiffness of the shell, the sound transmission loss has increased. By increasing the Mach number, due to the negative stiffness, reduces the sound transmission loss in the stiffness-controlled region and conversely increases the sound transmission loss in the mass-controlled region due to damping in the structure. Finally, it is shown that the critical and coincidence frequencies increase with the growing up Mach number.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Transmission loss
  • Thin-walled cylindrical shell
  • Three-dimensional theory of elasticity
  • Helmholtz decomposition