高压氧舱声学有限元分析
龚远航，杨晓晖
(青岛科技大学机电工程学院，山东 青岛 266061)
〖摘要：以某新型高压氧舱为研究对象，建立了有座椅和无座椅两种工况下的高压氧舱模型。基于ANSYS Acoustic对模型进行了声学模态仿真分析，得到两种工况下高压氧舱模型的声学模态频率和模态振型。由仿真结果可知，高压氧舱声学模态频率与氧舱内的座椅数量有关，即随着座椅数量的增加，高压氧舱的声学模态频率明显降低。
关键词：高压氧舱；声学模态；有限元法
中图分类号：TH211+.6 文献标识码：B 文章编号：2095-509X(2019)05-0024-03

随着现代社会的发展，噪声对人类生活的影响越来越大，因此人们对噪声的重视程度逐步提高。高压氧舱作为多种缺氧病症的治疗设备，在工作过程中会产生振动和噪声，不仅会危害患者的身体健康，也会对患者的心理产生不良影响，影响治疗效果。本文通过有限元法分析不同工况下高压氧舱的声学特性，得到可改善高压氧舱声学特性的结构改进方法。
周鋐等对汽车室内空腔进行了声学模态仿真试验，获得了声学模态频率和模态振型，并将声学模态与结构模态频率进行对比分析，避开关键频率的声固耦合，减少了低频噪声。白胜勇等运用有限元模型对比研究了无座椅、有座椅乘坐室声学模态,以指导乘坐室初始的声学设计。本文建立了有座椅和无座椅两种工况下的高压氧舱三维模型，并对其进行了声学模态仿真分析。
1 高压氧舱声学模态
1.1 有限元模型建立
首先建立两种工况下的高压氧舱模型。工况一：高压氧舱内座椅数量为1。工况二：高压氧舱内座椅数量为0。将建立好的高压氧舱三维模型导入Workbench软件中，模型壁厚8mm，长2300mm，直径1 200mm，采用5mm网格划分，由于四面体网格划分能很好地离散复杂的模型，并且比六面〖HJ*4/9〗体网格划分速度快，所以采取四面体网格划分方法进行声腔模型网格的划分。高压氧舱经四面体网格划分后，得到四边形单元13 817个，节点28 655个。在此结构模型的基础上封闭缝隙和孔洞，其三维模型和网格划分结果如图1所示。
1.2 高压氧舱声学模态振型
运用ANSYS Acoustic声学模块对高压氧舱进行模态分析，可以得到其声压分布情况。声学系统

图1 高压氧舱有限元模型

作者简介：龚远航（1991—），男，硕士研究生，主要从事高压氧舱结构的设计工作， 276844579@qq.com.