تحليل صوت منتشر شده در اثر موج صوتي برخوردي به پوسته مخروطي ناقص

Sound radiation analysis of truncated conical shell excited by incident sound wave

در اين مقاله به بررسي و تحليل موج صوتي منتشر شده از يك پوسته مخروطي ناقص كه در اثر يك موج صوتي برخوردي تحريك مي شود، پرداخته شده است. فضاي بيروني پوسته در معرض سيال هوا قرار دارد و فضاي داخلي پوسته نيز خلاء در نظر گرفته مي شود. ابتدا معادلات پوسته مخروطي بر اساس تئوري دانل و استفاده از اصل هميلتون استخراج مي‌گردد. سپس روابط موج صوتي برخوردي، و موج منتشر شده در اثر برخورد به پوسته استخراج مي گردد. روابط مربوط به موج صوتي برخوردي با استفاده از حل هارمونيك معادله موج تخت كه از بينهايت مي آيد، استخراج مي گردد و موج منتشر شده در اثر برخورد به پوسته نيز با استفاده از معادله انتگرالي هلمهولتز كه تابعي از فشار سطح پوسته و جابجايي آن مي باشد، استخراج مي گردد. در نهايت معادلات سيستم كوپل سازه-آكوستيك با تركيب معادلات ديناميكي سازه و معادلات مربوط به موج صوتي استخراج مي گردد. فشار موج صوتي در معادله انتگرالي هلمهولتز كه تابعي غير صريح از جابجايي سطح پوسته مي باشد، با استفاده از روش المان بندي مرزي سطح پوسته بر حسب جابجايي نقاط المان بيان مي_گردد. سپس با استفاده از تركيب روش ريلي-ريتز و المان مرزي، معادلات كوپل سازه آكوستيك حل شده و فشار صوتي در روي سطح پوسته و فضاي خارج آن بدست مي آيد.

This paper presents a study and analysis of acoustic wave scattered and radiated from a truncated conical shell excited by a time-harmonic constant amplitude acoustic wave arriving from infinity by specified angle of incidence. The shell immersed in unbounded air and inner face has in-vacuo condition. Donnel-Mushtari theory of shell displacement field proposed to investigate the kinetic and potential energy of shell and Hamilton principal is employed to extract the shell dynamic equation. Incident sound wave is considered as plane wave which is an incoming wave solution of reduced homogenous wave equation. The Helmholtz integral equation is used to model the scattered and radiated sound by shell. Boundary element method (BEM) is employed to relate the surface nodal pressure to nodal displacement. Then by combination of BEM and Rayleigh-Ritz method, the coupled structural-acoustic problem is solved and the sound pressure in any point of medium and shell surface is obtained. The final result has been compared with Finite Element – Boundary Element (FE-BE) method and the result shows that the analytical result is in good agreement with the numerical FE-BE method. Also, the behaivor of medium fluid is studied by considering air and water as two cases of fluid medium.