(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210845618.2 (22)申请日 2022.07.19 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114912333 A (43)申请公布日 2022.08.16 (73)专利权人 上海索辰信息科技股份有限公司 地址 200120 上海市浦东 新区中国(上海) 自由贸易试验区新金桥路27号 13号楼 2层 (72)发明人 蒋光南　曾奇　 (74)专利代理 机构 上海申汇 专利代理有限公司 31001 专利代理师 翁若莹　徐颖 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 17/11(2006.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01)(56)对比文件 CN 113836773 A,2021.12.24 CN 109635312 A,2019.04.16 CN 1086149 21 A,2018.10.02 CN 109635312 A,2019.04.16 US 202108687 7 A1,2021.0 3.25 US 2011301929 A1,201 1.12.08 JP 2000128070 A,20 00.05.09 张凯 等.加强筋对轻流体 -Mindlin板-重流 体耦合结构声传播特性的影响研究. 《第十三届 全国振动理论及应用学术会议 论文集》 .2019, 405-411. 周思同等.基 于远场线阵的大 型结构体声场 重建技术研究. 《海 军工程大 学学报》 .2018,(第 04期),113-116. 周思同等.基 于模态展开法的水 下航行器辐 射噪声远场预测方法研究. 《振动与 冲击》 .2019, (第24期),202-207+247. 张磊等.水下加肋双 层圆柱壳体的振―声传 递路径分析. 《船舶力学》 .2015,(第04期),1 16- 123. (续) 审查员 李思彤 (54)发明名称 一种轻流体下和结构的声振耦合的模拟方 法 (57)摘要 本发明涉及一种轻流体下和结构的声振耦 合的模拟方法， 建立施加结构上的每单位面积的 外力情况下的结构位移和流体中声压方程； 建立 耦合问题的变 分公式； 对变分公 式有限元离散化 为结构的质量矩阵和刚度矩阵、 作用于结构上的 外部加载节 点向量、 流体的动能和压缩能矩阵以 及结构与流体之间的表面耦合矩阵后， 采用流 体‑结构界面的有限元离散化， 获得耦合系统方 程的离散化； 耦合系统投影到非耦合系统和流体 模态基础上， 计算出结构的动能和流场内声压的 分布情况。 在流体弱耦合的情况下， 使用耦合的模态基能准确计算出结构的动能和流场内声压 的分布情况， 实现动能和声能的能量转化。 有效 的预测结构和流体的变化导致的声能结果的改 变。 [转续页] 权利要求书3页 说明书10页 附图2页 CN 114912333 B 2022.11.04 CN 114912333 B (56)对比文件 Xiaolin Zhu等.Review o n the nanoparticle fluidizati on science and technology. 《Chinese Journal of C hemical Engineering》 .2016,(第01期),15 -28. 白长青等.声振耦合对薄壁圆柱结构动力特 性的影响. 《机 械工程学报》 .201 1,(第05期),82- 88+96.2/2 页 2[接上页] CN 114912333 B1.一种轻流体下和结构的声振耦合的模拟方法， 其特 征在于， 具体包括如下步骤： 1） 控制方程建立： 设结构Ωs是线弹性的， 内部流体Ωf是均匀的、 理想的和静止的流体， 建立施加结构上的每单位 面积的外力情况 下的结构位移和流体中声压方程； 2） 在步骤1） 基础上， 建立耦合问题的变分公式： 在结构和内部流体定义的正则容许函 数， 再应用格林公式， 获得压力流体加载条件下结构方程的弱积分公式和结构边界位移作 用下流体方程的弱积分公式； 3） 对步骤2） 公式有限元离散化为结构的质量矩阵和刚度矩阵、 作用于结构上的外部加 载节点向量、 流体的动能和压缩能矩阵 以及结构与流体之 间的表面耦合矩阵后， 采用流体 ‑ 结构界面的有限元离 散化， 获得耦合系统方程的离 散化； 4） 在不可压缩流体情况下， 根据节点值对耦合系统 的直接解析或模态分解的方法求解 步骤3） 耦合系统方程， 得到结构的位移； 5） 可压缩流体情况下， 耦合系统投影到非耦合系统和流体模态基础上， 计算出结构的 动能和流场内声压的分布情况。 2.根据权利要求1所述轻流体下和结构的声振耦合的模拟方法， 其特征在于， 所述流体 为气体或液体。 3.根据权利要求2所述轻流体下和结构的声振耦合的模拟方法， 其特征在于， 所述结构 位移和流体中声压方程写为如下： 线性弹性动力学 方程： （1）,在结构Ωs内， 其中 为结构应力张量， ρs为结构密度，   为结构位移场， ω为振动频率； 施加在结构Ωs上的每单位 面积的外力 ： （2）,在外表面 ∂Ωs,F上， 由结构与内流体连接表面 ∂Ωw上的内部流体引起的结构上的单位 面积的力： （3）,在内表面 ∂Ωw上， 其中 为流体中的声压， 和 分别是结构和流体的向外法线； 施加的位移向量： （4）,在表面 ∂Ωs,u上； 亥姆霍兹方程： （5）,在流体Ωf内， 其中k =ω /c0是Ωf中的波数， c0为声速； 结构∂Ωs表面的流体和结构法向的位移连续， ， 则线性化的欧拉方程： （6）,在内表面 ∂Ωw内， 其中ρ0为流体密度。权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114912333 B 3