一种轮胎空腔共振噪音衰减装置的参数设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109649093A(43)申请公布日2019.04.19(21)申请号201910064896.2(22)申请日2019.01.23(71)申请人合肥工业大学地址230009安徽省合肥市包河区屯溪路193号(72)发明人张永斌姚琦毕传兴张小正李宁学肖磊(74)专利代理机构安徽省合肥新安专利代理有限责任公司34101代理人何梅生(51)Int.Cl.B60C19/00(2006.01)G06F17/50(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图4页(54)发明名称一种轮胎空腔共振噪音衰减装置的参数设计方法(57)摘要本发明公开了一种轮胎空腔共振噪音衰减装置的参数设计方法，是将轮胎空腔共振噪音衰减装置使用的多孔材料等效成为满足Delany-Bazley理论模型的流体，根据轮胎空腔内存在的边界条件，求出轮胎腔内声压的特征方程，根据声压特征方程获得空腔共振频率和空腔共振频率对应的特征值，从而设计出多孔材料的厚度和流阻率。本发明在有效降低轮胎空腔共振噪声的同时，更加优化噪音消减装置的参数选择和设计，为轮胎空腔共振噪音衰减装置的材料参数设计提供依据。CN109649093ACN109649093A权利要求书1/2页1.一种轮胎空腔共振噪音衰减装置的参数设计方法，所述轮胎空腔是指由轮胎内表面(4a)与轮辋(2a)共同形成的呈环形的轮胎空腔(9)，所述轮胎空腔共振噪音消减装置是安装在轮胎内表面(4a)上的多孔材料，所述多孔材料沿轮胎周向整圈铺设为环形多孔材料层(1)，所述环形多孔材料层的横断面呈矩形，所述环形多孔材料层(1)能够在周向分段设置，各段连续拼装在轮胎内表面(4a)上；其特征是：所述参数设计方法按如下步骤进行：步骤1：以轮胎中心为坐标极点，垂直于轮胎轴向建立极坐标系，在所述极坐标系下，轮胎腔内声压p的波动方程由式(1)所表征：r表示轮胎中心到轮胎空腔内任意一点的距离；θ为所述极坐标系中的角度；k为声音在传播介质中的波数，k＝ω/c；ω为声音的角频率，ω＝2πf,π为圆周率，f为声音的频率，c为在传播介质的声速；所述的传播介质为气体、液体或固体；将所述多孔材料等效为满足Delany-Bazley理论模型的流体，则所述流体的特征阻抗Z2和复波数k2由式(2)和式(3)所表征：Z1为空气的特征阻抗，Z1＝ρ1c1，ρ1为空气密度，c1为在空气中的声速，k1为声音在空气中的波数，k1＝ω/c1；σ为所述流体的流阻率，i为虚数单位；步骤2：将式(1)通过分离变量法分别获得由式(4)所表征的轮胎空腔(9)内在所述流体区域的声压p1(r)，以及由式(5)所表征的轮胎空腔(9)内在空气区域的声压p2(r)：Jn(x)表示以x为变量的第一类Bessel函数，Yn(x)表示以x为变量的Neumann函数；n为傅里叶级数的阶数，k2由式(3)计算获得；λ1n、λ2n、u1n和u2n是由边界条件决定的未知系数；轮胎空腔(9)满足如下四个边界条件：边界条件一：轮辋(2a)的内表面为刚性壁面，刚性壁面Q1位置处的质点径向速度v1(r0)为0，由式(6)所表征：r0为轮辋(2a)的内表面半径；边界条件二：在轮胎内表面(4a)上任意点Q2位置处，由于轮胎受外部激励所引起的胎面的径向振速v与由于声压p2(r)所引起的质点径向速度v2(R1)相等，由式(7)所表征：v2(R1)＝v(7)并有：v＝iwω；R1表示轮胎内表面(4a)的半径；ρ2为所述流体的密度，c2为在所述流体中的声速，w为胎面的径向位移，ρ2c2＝Z2；Z2由式(2)计算获得；2CN109649093A权利要求书2/2页边界条件三：轮胎空腔(9)内流体与空气接触的表面(1a)上任意点Q3位置处的声压由式(4)或式(5)计算获得，且由式(4)计算获得的表面(1a)上任意点Q3位置处的声压p1(R2)和由式(5)计算获得的表面(1a)上任意点Q3位置处的声压p2(R2)相等，由式(8)所表征：p1(R2)＝p2(R2)(8)R2表示轮胎空腔(9)内流体与空气接触的表面(1a)的半径，即：R2＝R1-h,h为多孔材料厚度；并有：边界条件四：轮胎空腔(9)内流体与空气接触的表面(1a)上任意点Q3位置处的质点径向速度v(R2)是将式(4)或式(5)代入式(9)中获得：步骤3：将式(4)和式(5)代入到式(6)、式(7)、式(8)和式(9)中获得声压特征方程Tn为：Tn＝J′n(k1r0)×J′n(k2R1)×Yn(k1R1)×Z1Y′n(k2R2)-J′n(k1r0)×J′n(k2R1)×Yn(k2R2)×Z2Y′n(k1R2)-J′n(k1r0)×Y′n(k2R1)×Yn(k1R1)×Z1J′n(k2R2)+J′n(k1r0