Введение к работе
Актуальность темы. Системы с распределенными параметрами типа тонкостенной цилиндрической оболочки (ЦО) кругового сечения представляют довольно широкий класс излучателей и рассеивателей звуковых волн. К настоящему времени относительно подробно изученными являются конструктивно однородные оболочки. Однако реальные оболо-чечные системы, в отличие от идеализированных однородных моделей, как правило, всегда имеют конструктивные неоднородности, которые довольно часто оказываются представленными в виде локальных инерционных масс. Поэтому, наряду с исследованиями особенностей колебаний и излучения однородных упругих тел типа круговой ЦО, проводятся аналогичные исследования для оболочек, на поверхности которых имеются подобные неоднородности.
Установлено, что локальная инерционная масса, жестко закрепленная на поверхности оболочки, изменяя характер поверхностного распределения колебательной скорости, оказывает влияние на ее ближнее и дальнее поле излучения.
С точки зрения практических мероприятий, цель которых заключается, например, в снижении излучаемого шума, также представляет интерес исследование характера изменения излучения ЦО, вызванного тем или иным распределением локальной неоднородности по ее поверхности. Поэтому одной из актуальных'задач является изучение влияния разделения одиночной инерционной массы на две одинаковые части, устанавливаемые на поверхности оболочки (с учетом сохранения плоскости симметр'ии) на ее излученное и дифрагированное волновое поле.
Настоящий анализ целесообразно проводить для простейшей модели распределенной системы, характеризуемой малым числом параметров. Это облегчает понимание физики рассматриваемых явлений, позволяет без проведения длительных н громоздких расчетов оценить эффективность тех
или иных мероприятий, направленных на снижение излучаемого шума, и в дальнейшем может способствовать построению адекватных расчетных моделей звукоизлучения неоднородных систем типа круговой ЦО.
В настоящей работе рассматриваются именно такие модели неоднородных оболочек, для которых решение задачи об излучении удастся получить в аналитическом виде. Наряду с чисто теоретическими исследованиями проводятся соответствующие эксперименты.
Цель работы:
-
Анализ решения самосогласованной задачи об излучении (с учетом реакции собственного поля) распределенной колебательной системы типа круговой цилиндрической оболочки с дискретными нсоднородностями, представленными в виде жестко закрепленных на поверхности (при ф = ±(рі) локальных инерционных масс, при вынужденных колебаниях, возбуждаемых внешним гармоническим воздействием (локальной силой; падающей плоской звуковой волной).
-
Исследование влияния разделения одиночной инерционной массы (первоначально установленной при ср = л) на две одинаковые части, устанавливаемые при ер —±срі, на особенности излученных и дифрагированных волновых полей ЦО.
3. Исследование влияния инерционной неоднородности
(при ф = л), а также ее разделения на диаграммы направ
ленности поля, рассеянного оболочкой.
Научная новизна.
-
Проведен анализ решения самосогласованной задачи об излучении круговой цилиндрической оболочки с дискретными нсоднородностями (представленными в виде симметрично установленных на ее поверхности локальных инерционных масс), совершающей вынужденные колебания в упругой среде.
-
Найдены аналитические выражения для собственных функций и собственных частот неоднородной НО- Построена и проанализирована полная ортонормпрованная система собственных функций.
-
Проведено экспериментальное и теоретическое исследование перераспределения колебательной скорости .по азимуту.оболочки и изменения характера ее излучения в диапазонах частот, соответствующих деформированным формам колебания, вызванного влиянием разделения одиночной инерционной неоднородности (первоначально установленной при
Ф = л) на две одинаковые части, устанавливаемые с учетом сохранения плоскости симметрии рассматриваемой колебательной СИСТСМЫ (Т. Є. При ф = +ф,).
-1. Экспериментально исследована структура ближнего и дальнего полей излучения неоднородной ЦО. Проведено сравнение с однородной колебательной системой.
Исследован характер поведения полей излучения пространственных гармоник (в зависимости от номера)—составляющих деформированных форм, неоднородной оболочки, с изменением расстояния от излучающей поверхности.
-
Проведено исследование влияния локальной неоднородности (при ф = л) и ее разделения на поле, рассеянное оболочкой, а также диаграммы направленности полей отдельных деформированных форм колебания при падении звуковой волны вдоль плоскости симметрии.
-
Проведено исследование электромагнитного излучения распределенной системы типа неоднородной рамки кольцевой антенны, возбуждаемой заданной э. д. с. (с неоднородностью, представленной в виде индуктивности (емкости), подключенной при ф = л), осуществляемое с учетом особенностей излучения неоднородных оболочек и известных методов электромеханических аналогий.
Практическая ценность работы заключается в том, что полученные в ней результаты позволяют:
разработать практические мероприятия для снижения (в определенных частотных диапазонах) уровня акустического излучения распределенных колебательных систем типа круговой цилиндрической оболочки с дискретными неодно-родностями;
управлять уровнем волнового поля, излучаемого неоднородной системой, а также его диаграммами направленности, за счет варьирования азимутального расстояния между неоднородностя-ми;
управлять амплитудно-частотной характеристикой и диаграммой направленности дифрагированного волнового поля оболочки;
разработать практические мероприятия, направленные на повышение эффективности использования электромагнитных излучателей типа рамок кольцевых антенн, при работе последних в передающем режиме.
Полученные результаты могут быть использованы, а соответствующие исследования продолжены в таких научных кол-
лсктивах, как Акустический институт РАН (г. Москва), Центральный научно-исследовательский институт РАН (г. Санкт-Петербург), Институт прикладной физики "РАН (г. Н.-Новгород), Научно-исследовательский радиофизический институт РАН (г. Н.-Новгород) и в других организациях, занимающихся исследованием аналогичных проблем.
Апробация работы. Материалы настоящей диссертации докладывались и обсуждались на 2 Всесоюзной научно-технической конференции «Вибрация и вибродиагностика. Проблемы стандартизации» (Горький, 1988), 1 Научно-технической конференции молодых ученых и специалистов Акустического института им. акад. Н. Н. Андреева (Москва, 1988), Всесоюзной конференции «Волновые и вибрационные процессы в машиностроении» (Горький, 1988), II Всесоюзной акустической конференции (Москва, 1991) и 3 Всесоюзной научно-технической'конференции «Вибрация и внброднагностнка. Проблемы стандартизации» (Нижний Новгород, 1991). По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, включающего основные положения, выносимые на защиту, четырех глав, основных результатов и списка литературы. Объем диссертации составляет 162 страницы машинописного текста (включая 21 иллюстрацию и 1 таблицу). Список литературы составляют 10G наименований.
