一. 授课对象
航空宇航推进理论及工程学科硕士研究生
二. 课程性质和任务
本课程是为航空宇航推进理论及工程学科研究生开设的一门专业基础课,研究机械工程中噪声和振动分析问题。通过本课程的学习,使学生掌握工程噪声和振动分析的基本理论、测量方法、统计能量分析方法、工程应用的某些实际问题。本课程的特点是将噪声和振动分析结合在一起,特别强调波-模态双重性概念以及声波和固体结构之间的相互作用,强调噪声、振动理论与工程实践相结合。本课程与本学科其他基础课和专业课密切相关,是学生知识结构和能力结构的重要组成部分。
三. 课程主要内容及基本要求
(一) 主要内容:
1. 振动分析基础:包括导论性波动概念,自然频率、振动模态、受迫振动和共振的概念,单振子和多重振子的振动,具有随机激励的受迫振动,连续系统振动。
2. 声学理论基础:包括齐次声学波动方程(线性化声学波动方程、声学速度势、平面声波的传播、声强、能量密度和声功率);基本声源模型(单极子、偶极子、靠近刚性的反射地面的单极子、振动活塞的声辐射、四极子);非齐次声学波动方程(Lighthill的声模拟、固体出现在流动中的效应、Powell-Howe涡声理论)。
3. 声波和固体间的交互作用:包括流体与结构交互作用的基本理论,波/边界匹配概念,辐射比,有限板型结构中弯曲波的声辐射,有限结构元件的声辐射,互易性原理,通过壁板和间壁的声传播,流体加载对振动结构的影响,撞击噪声)
4. 噪声振动测量与信号分析:包括噪声和振动测量标尺,噪声振动测量仪器系统,自由场声传播测量,声源指向性,声功率模型,声功率测量,噪声振动信号分析。
5. 噪声与振动统计能量分析:包括统计能量分析的基本概念,能量流关系式,模态密度,内部损耗因子,耦合损耗因子,动应力和应变与结构振级之间的关系)。
6. 管流噪声和振动:包括流动扰动对管路噪声和振动影响,圆柱壳内的声场,圆柱壳对内部流动的响应,高阶声模态引起的振动响应和声辐射(重合效应)。
(二) 本课程的基本要求:
1. 本课程理论性很强,涉及理论声学、振动力学、弹性力学、工程热力学、气体力学等多个学科,要求学生具有很好的数学基础和综合能力。
2. 本课程要求学生重点掌握工程噪声和振动分析的基本理论、测量方法、统计能量分析方法、工程应用的某些实际问题,特别注重波-模态双重性概念,声波和固体结构之间的相互作用,以及噪声、振动理论与工程实践相结合。
3. 本课程采用讲授和讨论相结合的方法教学,通过本课程的学习,学生将在工程噪声和振动分析方面打下良好基础。