افت انتقال صوت پوسته‌هاي مخروطي ناقص با مواد متخلخل

Sound Transmission Loss of Truncated Conical Shells with Porous Materials

يك مدل تئوري به منظور مطالعه افت انتقال صوت در يك پوسته مخروطي ناقص با لايه متخلخل معرفي مي‌شود. پوسته مخروطي همسانگرد و جدار نازك است و به وسيله يك موج صوتي صفحه‌اي كه به‌صورت مايل به سطح بيروني آن برخورد مي‌كند، تحريك مي‌شود. از تئوري لاو جهت پياده‌سازي معادله‌هاي حركت پوسته مخروطي استفاده مي‌شود، و با استفاده از يك روش حل همگرا بر پايه سري‌هاي تواني، پاسخ ديناميكي پوسته به‌صورت دقيق محاسبه مي‌گردد. همچنين جهت مدل‌سازي انتشار موج در ماده متخلخل، از روش سيال معادل بر پايه تئوري بايو بهره گرفته مي‌شود. در ابتدا، نتايج مدل حاضر با نتايج مطالعه‌هاي گذشته اعتبارسنجي مي‌گردد. سپس، اثرات چندين پارامتر مهم طراحي همچون شرايط مرزي مختلف در دو سر پوسته مخروطي، زاويه رأس مخروط، زاويه موج صوتي برخوردي و جنس پوسته بر ويژگي‌هاي افت انتقال صوت اين نوع سازه بررسي مي‌گردد. نشان داده مي‌شود مدل حاضر مي‌تواند به عنوان يك ابزار موثر در مرحله طراحي صوتي پوسته‌هاي مخروطي ناقص به‌كار گرفته شود. به علاوه، افت انتقال صوت در حضور لايه‌اي از ماده متخلخل كه در دو ساختار متفاوت به جداره پوسته متصل شده است، محاسبه مي‌گردد. نتايج به‌طور كلي عملكرد مطلوب لايه متخلخل را در زمينه عايق‌بندي صوتي سازه نشان مي‌دهد.

A theoretical model is proposed to study the sound transmission loss of a truncated conical shell with a porous layer. The isotropic thin-walled conical shell is excited by an oblique incident plane sound wave, which impinges on the outer surface of the shell. The governing equations of the shell motion are obtained by Love’s theory, and a convergent power series solution is applied to obtain the exact displacements of the shell. An equivalent fluid model based on Biot’s theory is considered to describe the wave propagation in the porous material. The model results are firstly validated against the results of prior studies. Then, the effects of several design parameters such as different boundary conditions at the ends of the shell, cone angle, incident sound wave angle and material properties of the shell are studied on the characteristics of the sound transmission loss. The proposed model can provide an effective tool in the acoustic design stage of the truncated conical shells. In addition, the transmission loss is obtained in the presence of the porous layer with two different configurations. The results generally show the desirable performance of the porous layer in the sound insulation ability.