CN111044615B - 隔声结构的隔声性能分析方法、装置、系统及存储介质 - Google Patents

隔声结构的隔声性能分析方法、装置、系统及存储介质 Download PDF

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CN111044615B CN201911358363.1A CN201911358363A CN111044615B CN 111044615 B CN111044615 B CN 111044615B CN 201911358363 A CN201911358363 A CN 201911358363A CN 111044615 B CN111044615 B CN 111044615B
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Abstract

本发明公开了一种隔声结构的隔声性能分析方法、装置、系统及计算机可读存储介质，包括预先建立与隔声结构测量室对应的数值模型，数值模型包括声源腔室和接收腔室，声源腔室和接收腔室通过隔声结构耦合相连；依据数值模型得到声源腔室的第一声压和接收腔室的第二声压；依据第一声压和第二声压得到隔声结构的隔声量；本发明能够通过建立与隔声结构测量室对应的数值模型，并根据数值模型得到声源腔室的第一声压和接收腔室的第二声压，然后进一步得到隔声结构的隔声量，实现方式简单，成本较低，并且测量过程高效，有利于提高对隔声性能分析的效率，降低整体成本。

Description

隔声结构的隔声性能分析方法、装置、系统及存储介质
技术领域
本发明实施例涉及声学技术领域，特别是涉及一种隔声结构的隔声性能分析方法、装置、系统及计算机可读存储介质。
背景技术
隔声结构广泛应用于人们的生产生活中，隔声结构的作用机理即从传递路径角度来控制声能量传递，隔声结构的隔声性能决定了其在应用中的舒适性和合理性，因此有必要对隔声结构的隔声性能进行分析。
目前，通常采用实验测量的方法对隔声结构的隔声性能进行分析，实验测量包括实验室法和现场测试法，其中，现场测试法仅能得到被安装隔声结构的隔声性能，而若要研究普遍结构的隔声性能，一般采用实验室法，该实验室法包括隔声室法和驻波管法，其中，隔声室法和驻波管法中声波入射隔声结构的方式分别为混响入射和垂直入射。由于驻波管法对于工程应用中面积较大的隔声结构的测量具有局限性，因此，隔声室法得到较广泛的应用，隔声室法的测量原理如图1所示。虽然隔声室法的应用较为广泛，但是板结构隔声性能容易受到腔室体积、声源、测量点及板安装边界的影响，从而影响测量结果，并且隔声室的建造标准严苛、成本高、测量过程费时，导致对隔声性能分析的成本较高、效率低。
鉴于此，如何提供一种解决上述技术问题的隔声结构的隔声性能分析方法、装置、系统及计算机可读存储介质成为本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种隔声结构的隔声性能分析方法、装置、系统及计算机可读存储介质，在使用过程中有利于提高对隔声性能分析的效率，降低整体成本。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种隔声结构的隔声性能分析方法，包括：
预先建立与隔声结构测量室对应的数值模型，所述数值模型包括声源腔室和接收腔室，所述声源腔室和所述接收腔室通过隔声结构耦合相连；
依据所述数值模型得到所述声源腔室的第一声压和所述接收腔室的第二声压；
依据所述第一声压和所述第二声压得到所述隔声结构的隔声量。
可选的，所述依据所述数值模型得到所述声源腔室的第一声压和所述接收腔室的第二声压的过程为：
依据所述数值模型得到所述隔声结构的振动位移关系式、所述隔声结构的拉格朗日泛函、所述声源腔室的拉格朗日泛函、所述接收腔室的拉格朗日泛函以及所述声源腔室的声压表达式和所述接收腔室的声压表达式；
依据所述隔声结构的振动位移关系式、所述隔声结构的拉格朗日泛函、所述声源腔室的拉格朗日泛函、所述接收腔室的拉格朗日泛函、所述声源腔室的声压表达式和所述接收腔室的声压表达式得到系统的耦合方程；
依据所述系统耦合方程得到所述声源腔室的第一声压和所述接收腔室的第二声压。
可选的，所述隔声结构的振动位移关系式为：
Figure BDA0002336563340000021
其中，Amn、
Figure BDA0002336563340000022
和
Figure BDA0002336563340000023
分别为傅里叶级数的展开系数，M和N分别表示傅里叶级数的展开项项数，m和n分别表示傅里叶级数的第m个展开项和第n个展开项，λam＝mπ/a、λbm＝nπ/b，a表示隔声结构在x轴方向的长度，b表示隔声结构在y轴方向上的长度，
Figure BDA0002336563340000024
和
Figure BDA0002336563340000025
分别表示附加项中的系数；
所述隔声结构的拉格朗日泛函为：
LPanel＝UPanel-TPanel+WRoom1&Panel-WRoom2&Panel，其中，TPanel和UPanel分别表示隔声结构振动时的动能和势能，WRoom1&Panel和WRoom2&Panel分别表示声源腔室和接收腔室对隔声结构所做的功。
可选的，所述声源腔室的拉格朗日泛函为：
Lroom1＝Uroom1-Troom1-WPanel&Room1-Ws-Wwall1，其中，Troom1和Uroom1分别表示声源腔室内流体振动时的动能和势能，WPanel&Room1表示隔声结构作用于声源腔室的机械功，Ws表示声源所做功，Wwall1表示声源腔室边界处的阻抗所做的功；
所述接收腔室的拉格朗日泛函为：
Lroom2＝Uroom2-Troom2-WPanel&Room2-Wwall2，其中，Troom2和Uroom2分别表示接收腔室内流体振动时的动能和势能，WPanel&Room2表示隔声结构作用于接收腔室的机械功，Wwall2表示接收腔室边界处的阻抗所做的功。
可选的，所述声源腔室的声压表达式为：
Figure BDA0002336563340000031
，其中，
Figure BDA0002336563340000032
和
Figure BDA0002336563340000033
表示声源腔室内声压傅里叶级数的系数，
Figure BDA0002336563340000034
a1为声源腔室在x轴方向的长度，
Figure BDA0002336563340000035
b1为声源腔室在y轴方向的长度，
Figure BDA0002336563340000036
c1为声源腔室在z轴方向的长度，
Figure BDA0002336563340000037
表示附加项；Mx1、My1和Mz1分别表示声源腔室内声压在x、y和z三个方向的截断系数；
所述接收腔室的声压表达式为：
Figure BDA0002336563340000038
其中，
Figure BDA0002336563340000039
均表示接受腔室内声压傅里叶级数的系数，
Figure BDA00023365633400000310
a2为接受腔室在x轴方向的长度，
Figure BDA00023365633400000311
b2为接受腔室在y轴方向的长度，
Figure BDA00023365633400000312
c2为接受腔室在z轴方向的长度，
Figure BDA00023365633400000313
表示，
Figure BDA00023365633400000314
表示，ζsi(k)＝si(k/si)2(k/si-1)ζz1(z)，其中，i＝1、2，s＝ai、biorci，k＝x,y,z，Mx2、My2和Mz2分别表示接受腔室内声压在x、y和z三个方向的截断系数。
可选的，系统的耦合方程为：
Figure BDA00023365633400000315
其中，P1、P2和W分别为所述声源腔室的声压表达式、所述接收腔室的声压表达式以及所述隔声结构的振动位移关系式中的傅里叶级数的系数，Fp表示声源做功矩阵，Kroom1、Kroom2和KPanel分别表示声源腔室内刚度矩阵、接收腔室内刚度矩阵和隔声结构的刚度矩阵，Cr1&P表示声源腔室与隔声结构的耦合矩阵，Cr2&P表示接收腔室与隔声结构的耦合矩阵，Mroom1、Mroom2和MPanel分别表示声源腔室内质量矩阵、接收腔室内质量矩阵和隔声结构的质量矩阵。
可选的，所述声源腔室和所述接收腔室在x、y和z各个方向上的尺寸均不相同。
本发明实施例还相应的提供了一种隔声结构的隔声性能分析装置，包括：
建立模块，用于预先建立与隔声结构测量室对应的数值模型，所述数值模型包括声源腔室和接收腔室，所述声源腔室和所述接收腔室通过隔声结构耦合相连；
分析模块，用于依据所述数值模型得到所述声源腔室的第一声压和所述接收腔室的第二声压；
计算模块，用于依据所述第一声压和所述第二声压得到所述隔声结构的隔声量。
本发明实施例还提供了一种隔声结构的隔声性能分析系统，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述所述隔声结构的隔声性能分析方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述隔声结构的隔声性能分析方法的步骤。
本发明实施例提供了一种隔声结构的隔声性能分析方法、装置、系统及计算机可读存储介质，该方法包括：预先建立与隔声结构测量室对应的数值模型，数值模型包括声源腔室和接收腔室，声源腔室和接收腔室通过隔声结构耦合相连；依据数值模型得到声源腔室的第一声压和接收腔室的第二声压；依据第一声压和第二声压得到隔声结构的隔声量。
可见，本发明实施例能够通过建立与隔声结构测量室对应的数值模型，并根据数值模型得到声源腔室的第一声压和接收腔室的第二声压，然后进一步得到隔声结构的隔声量，实现方式简单，成本较低，并且测量过程高效，有利于提高对隔声性能分析的效率，降低整体成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有的一种隔声室法的测量原理示意图；
图2为本发明实施例提供的一种隔声结构的隔声性能分析方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种数值模型示意图；
图4为本发明实施例提供的一种声腔1内测点声压的强迫响应声压级计算结果对比仿真示意图；
图5为本发明实施例提供的一种声腔2内测点声压的强迫响应声压级计算结果对比仿真示意图；
图6为本发明实施例提供的一种不同边界条件下板结构的隔声量仿真示意图；
图7为本发明实施例提供的一种隔声结构的隔声性能分析装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种隔声结构的隔声性能分析方法、装置、系统及计算机可读存储介质，在使用过程中有利于提高对隔声性能分析的效率，降低整体成本。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图2，图2为本发明实施例提供的一种隔声结构的隔声性能分析方法的流程示意图。该方法包括：
S110：预先建立与隔声结构测量室对应的数值模型，数值模型包括声源腔室和接收腔室，声源腔室和接收腔室通过隔声结构耦合相连；
需要说明的是，本实施例中预先根据隔声结构测量室建立相应的数值模型，该数值模型具体可以参照图3，其中，数值模块包括声源腔室1和接收腔室2，声源位于声源腔室1中，并且假设声源腔室为混响状态，声源腔室1的尺寸可以设为a1×b1×c1，接收腔室2的尺寸可以设为a2×b2×c2，声源腔室1和接收腔室2通过隔声结构耦合连接，其中，隔声结构可以为板结构，在隔声室测量中，尽可能保证两个腔体的任意三个方向的尺寸均不相同，以减小声模态对测量的影响，因此为使研究模型适用于测量模型且具有一般化，本实施例中两个声腔室可具有完全不同的尺寸，板的尺寸、安装边界和位置均可调整。为简化各个子结构的计算，采用三个独立坐标系，如图3所示。隔声结构位于声源腔室1中的z1＝0平面和接收腔室2中的z2＝0平面。
S120：依据数值模型得到声源腔室1的第一声压和接收腔室2的第二声压；
具体的，根据数值模型能够得到声源腔室1的第一声压和接收腔室2的第二声压，其中，该过程具体可以为：
依据数值模型得到隔声结构的振动位移关系式、隔声结构的拉格朗日泛函、声源腔室的拉格朗日泛函、接收腔室的拉格朗日泛函以及声源腔室的声压表达式和接收腔室的声压表达式；
依据隔声结构的振动位移关系式、隔声结构的拉格朗日泛函、声源腔室的拉格朗日泛函、接收腔室的拉格朗日泛函、声源腔室的声压表达式和接收腔室的声压表达式得到系统的耦合方程；
依据系统耦合方程得到声源腔室的第一声压和接收腔室的第二声压。
具体的，隔声结构的振动位移关系式为：
Figure BDA0002336563340000061
其中，Amn、
Figure BDA0002336563340000062
和
Figure BDA0002336563340000063
分别为傅里叶级数的展开系数，M和N分别表示傅里叶级数的展开项项数，m和n分别表示傅里叶级数的第m个展开项和第n个展开项，λam＝mπ/a、λbm＝nπ/b，a表示隔声结构在x轴方向的长度，b表示隔声结构在y轴方向上的长度，
Figure BDA0002336563340000071
和
Figure BDA0002336563340000072
分别表示附加项中的系数；
其中，当j＝1时，
Figure BDA0002336563340000073
具体为
Figure BDA0002336563340000074
Figure BDA0002336563340000075
具体为
Figure BDA0002336563340000076
当j＝2时，
Figure BDA0002336563340000077
具体为
Figure BDA0002336563340000078
Figure BDA0002336563340000079
具体为
Figure BDA00023365633400000710
当j＝3时，
Figure BDA00023365633400000711
具体为
Figure BDA00023365633400000712
Figure BDA00023365633400000713
具体为
Figure BDA00023365633400000714
当j＝4时，
Figure BDA00023365633400000715
具体为
Figure BDA00023365633400000716
Figure BDA00023365633400000717
具体为
Figure BDA00023365633400000718
声源腔室1和接收腔室2两个腔室的声压p1和声压p2可以的具体表达式如下：
声源腔室1的声压表达式为：
Figure BDA00023365633400000719
其中，
Figure BDA00023365633400000720
和
Figure BDA00023365633400000721
表示声源腔室内声压傅里叶级数的系数，
Figure BDA00023365633400000722
a1为声源腔室在x轴方向的长度，
Figure BDA00023365633400000723
b1为声源腔室在y轴方向的长度，
Figure BDA00023365633400000724
c1为声源腔室在z轴方向的长度，
Figure BDA00023365633400000725
表示附加项，其引入的目的主要是为了保证在z方向的边界处，声腔内声压的振速和隔声结构的振速保持一致；Mx1、My1和Mz1分别表示声源腔室内声压在x、y和z三个方向的截断系数；
接收腔室的声压表达式为：
Figure BDA0002336563340000081
其中，
Figure BDA0002336563340000082
均表示接受腔室内声压傅里叶级数的系数，
Figure BDA0002336563340000083
a2为接受腔室在x轴方向的长度，
Figure BDA0002336563340000084
b2为接受腔室在y轴方向的长度，
Figure BDA0002336563340000085
c2为接受腔室在z轴方向的长度，
Figure BDA0002336563340000086
表示，
Figure BDA0002336563340000087
表示，ζsi(k)＝si(k/si)2(k/si-1)ζz1(z)，其中，i＝1、2，i＝1对应声源腔室，i＝2对应接收腔室，s＝ai、biorci，k＝x,y,z，Mx2、My2和Mz2分别表示接受腔室内声压在x、y和z三个方向的截断系数。
表达式(2)和表达式(3)中压力的表达式同传统的刚性壁面声压表达式相似，但增加了附加项，同隔声结构的位移添加附加项相似，将2-D的傅里叶级数拓展应用于3-D声腔结构，附加项的引入是为了使声压在弹性板或阻抗壁面处导数不为零，即质点振速不为零。在实际应用中，接收腔室2的壁面一般含有阻抗边界，若采用声压法测量隔声结构(例如板)隔声量还需测量该腔混响时间，若采用声强法测隔声量，则只需在接收腔室2内建立能包括隔声结构的包络面，从而测量隔声结构的辐射声功率，进而计算得到隔声结构的隔声量。因此为了模拟或计算实际工程应用中所遇到的问题，在接收腔室2中添加阻抗壁面，而表达式(3)的附加项能保证声压在各个壁面振速的连续性。
对于此耦合系统中的隔声结构的拉格朗日泛函为：
LPanel＝UPanel-TPanel+WRoom1&Panel-WRoom2&Panel…(4)
其中，TPanel和UPanel分别表示隔声结构振动时的动能和势能，WRoom1&Panel和WRoom2&Panel分别表示声源腔室和接收腔室对隔声结构所做的功，其中：
Figure BDA0002336563340000088
其中，ρ、h、ω和w(x,y)分别表示隔声结构的密度、厚度、振动频率和隔声结构振动位移。
Figure BDA0002336563340000091
其中，D表示隔声结构的刚度，μ表示隔声结构的泊松比，kx0和Kx0分别表示在x＝0的边处的直线弹簧刚度和扭转弹簧刚度，kxa和Kxa分别表示在x＝a的边处的直线弹簧和扭转弹簧，ky0和Ky0分别表示表示在y＝0的边处的直线弹簧和扭转弹簧，kyb和Kyb分别表示表示在y＝b的边处的直线弹簧和扭转弹簧。
Figure BDA0002336563340000092
Figure BDA0002336563340000093
因隔声结构的振动表达式(1)和声腔声压表达式(2)和(3)分别采用各自的子坐标，则对耦合做功项的计算中存在坐标转换，即
Figure BDA0002336563340000094
和
Figure BDA0002336563340000095
其中x1pc和y1pc分别为隔声结构中心点在声源腔室1所在坐标系中的坐标值，同理存在
Figure BDA0002336563340000096
和
Figure BDA0002336563340000097
其中x2pc和y2pc为隔声结构中心点在接收腔室2坐标系中的坐标值。
声源腔室1和接收腔室2的拉格朗日泛函分别为：
声源腔室1的拉格朗日泛函为：
Lroom1＝Uroom1-Troom1-WPanel&Room1-Ws-Wwall1…(9)
其中，Troom1和Uroom1分别表示声源腔室内流体振动时的动能和势能，WPanel&Room1表示隔声结构作用于声源腔室的机械功，Ws表示声源所做功，Wwall1表示声源腔室边界处的阻抗所做的功；
接收腔室2的拉格朗日泛函为：
Lroom2＝Uroom2-Troom2-WPanel&Room2-Wwall2…(10)
其中，Troom2和Uroom2分别表示接收腔室内流体振动时的动能和势能，WPanel&Room2表示隔声结构作用于接收腔室的机械功，Wwall2表示接收腔室边界处的阻抗所做的功。
Figure BDA0002336563340000098
其中，t＝1,2；c0表示声速，Lx、Ly、Lz分别表示声腔在三个方向的长度，Pt表述声压数值。
Figure BDA0002336563340000101
其中，t＝1,2；ρ1为空气密度。
其中，声源做功
Figure BDA0002336563340000102
其中，Q(r)＝Q0δ(r-r0)…(14)
其中，j'表示虚数单位，ω表示振动频率，V表示声源腔室体积，Q0和r0是单极子点声源的幅值和位置，Q(r)为r位置处的声压幅值，δ是Dirac函数。
WPanet&Roomt为隔声结构作用于声源腔室的机械功，存在WPanet&Roomt＝WRoomt&Panet，Ws是声源在声腔内所做功，如公式(15)所示，Wwall为边界处的阻抗所做的功：
Figure BDA0002336563340000103
其中，pi为壁面处的声压，i＝1,2；Z为声腔壁面的阻抗值，S为壁面面积，如，当i＝1时，Wwall1为声源腔室边界处的阻抗所做的功，p1为声源腔室壁面处的声压，S为声源腔室的壁面面积；当i＝2时，Wwall2为接收腔室边界处的阻抗所做的功，p2为接收腔室壁面处的声压，S此时为接收腔室的壁面面积。
由于系统的能量在子坐标系和综合坐标系下所的结果相同，因此在计算各个子系统的动能和势能时，仍采用子坐标。把公式(1)、(2)和(3)分别代入拉格朗日泛函公式(4)、(9)和(10)，采用瑞丽-利兹方法可以得到系统的耦合方程为：
Figure BDA0002336563340000104
其中，P1、P2和W分别为声源腔室的声压表达式、接收腔室的声压表达式以及隔声结构的振动位移关系式中的傅里叶级数的系数，其中：
Figure BDA0002336563340000111
其中，Fp表示声源做功向量，可以由
Figure BDA0002336563340000112
对声压的傅里叶级数的系数求导得到，Ws为，p1为声源腔室1的声压；Kroom1、Kroom2和KPanel分别表示声源腔室内刚度矩阵、接收腔室内刚度矩阵和隔声结构的刚度矩阵，其中，KPanel可以由公式(6)对隔声结构位移的傅里叶级数的系数求导得到，同理，Kroom1、Kroom2可以通过公式(11)对声压傅里叶级数的系数求导得到，Cr1&P表示声源腔室与隔声结构的耦合矩阵，Cr2&P表示接收腔室与隔声结构的耦合矩阵，同理，Cr1&P和Cr2&P分别可以由公式(7)和(8)对隔声结构的傅里叶级数系数和声压的傅里叶级数系数求导得到，Mroom1、Mroom2和MPanel分别表示声源腔室内质量矩阵、接收腔室内质量矩阵和隔声结构的质量矩阵，其中，MPanel可以通过公式(5)对隔声结构的傅里叶级数的系数求导得到，Mroom1、Mroom2可以通过公式(12)对声压的傅里叶级数的系数求导得到。根据上式能够得到P1、W和P2，进一步将P1和P2分别代入至公式(2)和(3)中，可以得到声源腔室1的声压和接收腔室2的声压，进一步可以得到隔声结构的隔声量。
其中，公式(16)表示了该耦合系统的强耦合振动方程，即同时考虑板两侧的声压同隔声结构的耦合关系，因此该方程可应用于求解系统的自由振动和强迫响应，并且可通过在单一声腔放置声源来研究板的隔声性能。
S130：依据第一声压和第二声压得到隔声结构的隔声量。
具体的，当得到声源腔室1的第一声压和接收腔室2的第二声压后，即可根据第一声压和第二声压得到隔声结构的隔声量，隔声量的确定有利于确定隔声结构的隔声性能，以便生产出高性能的隔声结构。
另外，为验证本发明实施例所提方法的正确性，通过算例将本发明分析结果同有限元结果进行比对。算例中分别建立了声腔1(声源腔室)、声腔2(接收腔室)和板(隔声结构)的三个子坐标系，即o1-x1-y1-z1,o2-x2-y2-z2和o3-x3-y3，声腔1和声腔2的尺寸参数分别为a1×b1×c1＝2×2.2×2.4m和a2×b2×c2＝2.2×2.4×2.6m，板的尺寸为1×1.2m，板的坐标原点在声腔1和声腔2中的坐标分别是(1，1.1，0)m和(0.8，0.9，0)m。空气的参数为：声速c0＝340m/s,空气密度ρ0＝1.2kg/m3和损耗因子为0.02；板的参数为：厚度0.005m，杨氏模量70.3GPa，密度2700kg/m3和泊松比0.3。板四边简支，即令四边的直线弹簧刚度无限大如1010N/m和扭转弹簧为零。点声源放置于声腔1内，位于坐标点(0.2，0.2，2.2)m，计算在声腔1内的(1.3,1.4,0.9)m点和声腔2内的(0.8,0.9,1.6)m点的声压响应(SPL)。本算例计算中，板的傅里叶截断项数为M×N＝10×12，两声腔的截断系数分别为Mx1×My1×Mz1＝9×9×10和Mx2×My2×Mz2＝10×10×11。在采用有限元计算时，单元大小为50mm。表1和图4、5分别为该模型的自由振动固有频率和含声源情况下的强迫响应，截取了前24阶固有频率和500Hz以内的强迫响应。
由图4和图5中通过比对可以明显看出，本方法在预测耦合系统的固有频率方面同有限元结果具有高度的一致性，在所列频率中偏差不超过1Hz。对强迫响应的分析可以看出，声源腔内的声压值同有限元结果吻合良好，而在声腔2内存在峰值幅值的略微差异，该差异是由于在两方法计算时板阻尼的不同导致，但从声压随频率的变化趋势和峰值所对应的频率可以看出，本方法在预测声压响应时能达到令人满意的程度。
表1
Figure BDA0002336563340000121
Figure BDA0002336563340000131
另外，鉴于在根据本发明所提供的隔声结构(例如板)的隔声性能分析方法，在处理隔声结构不同边界条件时仅需要调整边界处的安装刚度数值即可，因此很容易获取不同边界条件下的隔声结构隔声量，如图6所示，图6中示出了四边简支边界(SSSS)、四边固支边界(CCCC)以及三边固支一边间支边界(CCSC)的隔声结构的隔声量，通过图6可以看出采用本方法可以较为简单的给出隔声结构的隔声量，并且具备分布不同的安装边界对于隔声结构的隔声量影响规律的优势。
可见，本发明实施例能够通过建立与隔声结构测量室对应的数值模型，其中，数值模型包括声源腔室和接收腔室，声源腔室和接收腔室通过隔声结构耦合相连，并根据数值模型得到声源腔室的第一声压和接收腔室的第二声压，然后进一步得到隔声结构的隔声量，实现方式简单，成本较低，并且测量过程高效，有利于提高对隔声性能分析的效率，降低整体成本。
在上述实施例的基础上，本发明实施例还相应的提供了一种隔声结构的隔声性能分析装置，具体请参照图7。该装置包括：
建立模块21，用于预先建立与隔声结构测量室对应的数值模型，数值模型包括声源腔室和接收腔室，声源腔室和接收腔室通过隔声结构耦合相连；
分析模块22，用于依据数值模型得到声源腔室的第一声压和接收腔室的第二声压；
计算模块23，用于依据第一声压和第二声压得到隔声结构的隔声量。
需要说明的是，发明实施例提供的隔声结构的隔声性能分析装置，具有与上述实施例中所提供的隔声结构的隔声性能分析方法相同的有益效果，并且对于本实施例中所涉及到的隔声结构的隔声性能分析方法的具体介绍请参照上述实施例，本申请在此不再赘述。
在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种隔声结构的隔声性能分析系统，该系统包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行计算机程序时实现如上述隔声结构的隔声性能分析方法的步骤。
例如，本实施例中的处理器用于实现预先建立与隔声结构测量室对应的数值模型，数值模型包括声源腔室和接收腔室，声源腔室和接收腔室通过隔声结构耦合相连；依据数值模型得到声源腔室的第一声压和接收腔室的第二声压；依据第一声压和第二声压得到隔声结构的隔声量。
在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述隔声结构的隔声性能分析方法的步骤。
该计算机可读存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种隔声结构的隔声性能分析方法，其特征在于，包括：
预先建立与隔声结构测量室对应的数值模型，所述数值模型包括声源腔室和接收腔室，所述声源腔室和所述接收腔室通过隔声结构耦合相连；
依据所述数值模型得到所述声源腔室的第一声压和所述接收腔室的第二声压；
依据所述第一声压和所述第二声压得到所述隔声结构的隔声量；
其中，所述依据所述数值模型得到所述声源腔室的第一声压和所述接收腔室的第二声压的过程为：依据所述数值模型得到所述隔声结构的振动位移关系式、所述隔声结构的拉格朗日泛函、所述声源腔室的拉格朗日泛函、所述接收腔室的拉格朗日泛函以及所述声源腔室的声压表达式和所述接收腔室的声压表达式；依据所述隔声结构的振动位移关系式、所述隔声结构的拉格朗日泛函、所述声源腔室的拉格朗日泛函、所述接收腔室的拉格朗日泛函、所述声源腔室的声压表达式和所述接收腔室的声压表达式得到系统的耦合方程；依据所述系统的耦合方程得到所述声源腔室的第一声压和所述接收腔室的第二声压；
并且，所述隔声结构的振动位移关系式为：
Figure FDA0003730676690000011
其中，Amn、
Figure FDA0003730676690000012
和
Figure FDA0003730676690000013
分别为傅里叶级数的展开系数，M和N分别表示傅里叶级数的展开项项数，m和n分别表示傅里叶级数的第m个展开项和第n个展开项，λam＝mπ/a、λbn＝nπ/b，a表示隔声结构在x轴方向的长度，b表示隔声结构在y轴方向上的长度，
Figure FDA0003730676690000014
和
Figure FDA0003730676690000015
分别表示附加项中的系数；
所述隔声结构的拉格朗日泛函为：
LPanel＝UPanel-TPanel+WRoom1&Panel-WRoom2&Panel，其中，TPanel和UPanel分别表示隔声结构振动时的动能和势能，WRoom1&Panel和WRoom2&Panel分别表示声源腔室和接收腔室对隔声结构所做的功；
所述声源腔室的拉格朗日泛函为：
Lroom1＝Uroom1-Troom1-WPanel&Room1-Ws-Wwall1，其中，Troom1和Uroom1分别表示声源腔室内流体振动时的动能和势能，WPanel&Room1表示隔声结构作用于声源腔室的机械功，Ws表示声源所做功，Wwall1表示声源腔室边界处的阻抗所做的功；
所述接收腔室的拉格朗日泛函为：
Lroom2＝Uroom2-Troom2-WPanel&Room2-Wwall2，其中，Troom2和Uroom2分别表示接收腔室内流体振动时的动能和势能，WPanel&Room2表示隔声结构作用于接收腔室的机械功，Wwall2表示接收腔室边界处的阻抗所做的功；
所述声源腔室的声压表达式为：
Figure FDA0003730676690000021
，其中，
Figure FDA0003730676690000022
和
Figure FDA0003730676690000023
表示声源腔室内声压傅里叶级数的系数，
Figure FDA0003730676690000024
a1为声源腔室在x轴方向的长度，
Figure FDA0003730676690000025
b1为声源腔室在y轴方向的长度，
Figure FDA0003730676690000026
c1为声源腔室在z轴方向的长度，
Figure FDA0003730676690000027
表示附加项；Mx1、My1和Mz1分别表示声源腔室内声压在x、y和z三个方向的截断系数；
所述接收腔室的声压表达式为：
Figure FDA0003730676690000028
其中，
Figure FDA0003730676690000029
均表示接收腔室内声压傅里叶级数的系数，
Figure FDA00037306766900000210
a2为接收腔室在x轴方向的长度，
Figure FDA00037306766900000211
b2为接收腔室在y轴方向的长度，
Figure FDA00037306766900000212
c2为接收腔室在z轴方向的长度，ζki(k)＝si(k/si)2(k/si-1)，其中，i＝1、2，si＝ai、bi或ci，k＝x,y,z，Mx2、My2和Mz2分别表示接收腔室内声压在x、y和z三个方向的截断系数；
系统的耦合方程为：
Figure FDA00037306766900000213
其中，P1、P2和W分别为所述声源腔室的声压表达式、所述接收腔室的声压表达式以及所述隔声结构的振动位移关系式中的傅里叶级数的系数，Fp表示声源做功矩阵，Kroom1、Kroom2和KPanel分别表示声源腔室内刚度矩阵、接收腔室内刚度矩阵和隔声结构的刚度矩阵，Cr1&P表示声源腔室与隔声结构的耦合矩阵，Cr2&P表示接收腔室与隔声结构的耦合矩阵，Mroom1、Mroom2和MPanel分别表示声源腔室内质量矩阵、接收腔室内质量矩阵和隔声结构的质量矩阵。
2.根据权利要求1所述的隔声结构的隔声性能分析方法，其特征在于，所述声源腔室和所述接收腔室在x、y和z各个方向上的尺寸均不相同。
3.一种隔声结构的隔声性能分析装置，其特征在于，包括：
建立模块，用于预先建立与隔声结构测量室对应的数值模型，所述数值模型包括声源腔室和接收腔室，所述声源腔室和所述接收腔室通过隔声结构耦合相连；
分析模块，用于依据所述数值模型得到所述声源腔室的第一声压和所述接收腔室的第二声压；
计算模块，用于依据所述第一声压和所述第二声压得到所述隔声结构的隔声量；
其中，所述分析模块的过程，具体包括：依据所述数值模型得到所述隔声结构的振动位移关系式、所述隔声结构的拉格朗日泛函、所述声源腔室的拉格朗日泛函、所述接收腔室的拉格朗日泛函以及所述声源腔室的声压表达式和所述接收腔室的声压表达式；依据所述隔声结构的振动位移关系式、所述隔声结构的拉格朗日泛函、所述声源腔室的拉格朗日泛函、所述接收腔室的拉格朗日泛函、所述声源腔室的声压表达式和所述接收腔室的声压表达式得到系统的耦合方程；依据所述系统的耦合方程得到所述声源腔室的第一声压和所述接收腔室的第二声压；
并且，所述隔声结构的振动位移关系式为：
Figure FDA0003730676690000031
其中，Amn、
Figure FDA0003730676690000032
和
Figure FDA0003730676690000033
分别为傅里叶级数的展开系数，M和N分别表示傅里叶级数的展开项项数，m和n分别表示傅里叶级数的第m个展开项和第n个展开项，λam＝mπ/a、λbn＝nπ/b，a表示隔声结构在x轴方向的长度，b表示隔声结构在y轴方向上的长度，
Figure FDA0003730676690000034
和
Figure FDA0003730676690000035
分别表示附加项中的系数；
所述隔声结构的拉格朗日泛函为：
LPanel＝UPanel-TPanel+WRoom1&Panel-WRoom2&Panel，其中，TPanel和UPanel分别表示隔声结构振动时的动能和势能，WRoom1&Panel和WRoom2&Panel分别表示声源腔室和接收腔室对隔声结构所做的功；
所述声源腔室的拉格朗日泛函为：
Lroom1＝Uroom1-Troom1-WPanel&Room1-Ws-Wwall1，其中，Troom1和Uroom1分别表示声源腔室内流体振动时的动能和势能，WPanel&Room1表示隔声结构作用于声源腔室的机械功，Ws表示声源所做功，Wwall1表示声源腔室边界处的阻抗所做的功；
所述接收腔室的拉格朗日泛函为：
Lroom2＝Uroom2-Troom2-WPanel&Room2-Wwall2，其中，Troom2和Uroom2分别表示接收腔室内流体振动时的动能和势能，WPanel&Room2表示隔声结构作用于接收腔室的机械功，Wwall2表示接收腔室边界处的阻抗所做的功；
所述声源腔室的声压表达式为：
Figure FDA0003730676690000041
，其中，
Figure FDA0003730676690000042
和
Figure FDA0003730676690000043
表示声源腔室内声压傅里叶级数的系数，
Figure FDA0003730676690000044
a1为声源腔室在x轴方向的长度，
Figure FDA0003730676690000045
b1为声源腔室在y轴方向的长度，
Figure FDA0003730676690000046
c1为声源腔室在z轴方向的长度，
Figure FDA0003730676690000047
表示附加项；Mx1、My1和Mz1分别表示声源腔室内声压在x、y和z三个方向的截断系数；
所述接收腔室的声压表达式为：
Figure FDA0003730676690000048
其中，
Figure FDA0003730676690000049
均表示接收腔室内声压傅里叶级数的系数，
Figure FDA00037306766900000410
a2为接收腔室在x轴方向的长度，
Figure FDA00037306766900000411
b2为接收腔室在y轴方向的长度，
Figure FDA00037306766900000412
c2为接收腔室在z轴方向的长度，ζki(k)＝si(k/si)2(k/si-1)，其中，i＝1、2，si＝ai、bi或ci，k＝x,y,z，Mx2、My2和Mz2分别表示接收腔室内声压在x、y和z三个方向的截断系数；
系统的耦合方程为：
Figure FDA00037306766900000413
其中，P1、P2和W分别为所述声源腔室的声压表达式、所述接收腔室的声压表达式以及所述隔声结构的振动位移关系式中的傅里叶级数的系数，Fp表示声源做功矩阵，Kroom1、Kroom2和KPanel分别表示声源腔室内刚度矩阵、接收腔室内刚度矩阵和隔声结构的刚度矩阵，Cr1&P表示声源腔室与隔声结构的耦合矩阵，Cr2&P表示接收腔室与隔声结构的耦合矩阵，Mroom1、Mroom2和MPanel分别表示声源腔室内质量矩阵、接收腔室内质量矩阵和隔声结构的质量矩阵。
4.一种隔声结构的隔声性能分析系统，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至2任意一项所述隔声结构的隔声性能分析方法的步骤。
5.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至2任意一项所述隔声结构的隔声性能分析方法的步骤。
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