图4 空腔、水环境和包络网格
图5 场点网格
数值求解声振耦合模型时，要求声场网格与原有限元结构网格节点重合，在Virtual labacoustic中采用网格映射（meshing mapping）与数据转换（data transfer）对网格进行处理。保证了结构网格与声场网格完全一致。
3 定义材料和属性
将吸声材料的属性定义在包络网格上。在常压、温度为20℃时声波在水中的传播速度为1500m/s，声波在空气中的传播速度为340m/s，水的密度为1000kg/m3。声管材质为钢，声学结构材质为橡胶材料，泊松比为0.49。具体材料参数见表1。
表1 材料参数
4 载荷工况和边界条件
激励载荷定义为一平面声源p=100pa，如图6所示。
模型边界条件是模拟的关键，常压下测量时，尖劈样品置于声管的管口，管口末端为空气，由于水界面与空气界面阻抗量级差距较大，定义该处边界为全反射。测试管道管壁阻抗相对较大，假设为刚性壁面。平面声源背面为纯散射声场，可直接定义为全吸声属性，即定义为空气中的声阻抗：Z=ρC=1.225kg/m3×340m/s=416.5kg/m2s。
图6 平面声源模拟
5 耦合声场计算
由于尖劈结构中存在声腔，在进行耦合声学有限元计算时，首先要进行声模态分析，通过分析声模态，可以得到空腔的自然频率和共振时的声压分布。声模态计算不需要边界条件。首先对尖劈空腔的声模态进行计算，计算声模态可以看出：腔体对什么频率最敏感。计算得到空腔的声模态频率如表2所示，声模态振型如图7所示。
图7 声模态
