测量船水下噪声预报及减振降噪技术研究

论文摘要

随着海洋资源需求的增长,用于海底石油、海洋环境、海洋生物以及海底地貌调查的各种测量船近年来受到关注。由于测量船大多需要借助于水声设备对海洋资源进行探测,其自身的振动噪声需要严格控制,从而对船舶的减振降噪提出了较高的设计要求。对于高性能的测量船,需要在设计阶段,就能对未来的船体振动以及辐射噪声进行预报,以便改进结构,评估并且确定船舶减振降噪的设计方案。本文以某测量船为背景,借助于有限元技术对其振动特性进行分析,结合声学边界元技术进行低频水声预报,并根据统计能量分析思想,对中高频段的水下辐射特性进行研究及预报。在此基础上,研究控制船舶结构振动和降低水下噪声的途径,并根据工程实际需要对MSC.PATRAN进行振动响应分析的二次开发。本文主要包括以下几方面的内容:第一,利用有限元软件,建立了测量船的整船有限元模型,基于模态分析得到船体的固有特性,进而研究了船体在主机激励下的振动特性,在此基础上进行船舶减振技术及方案研究;第二,采用有限元和边界元相结合的方法,建立了船壳水下结构的流-固耦合模型,研究低频段水下壳体振动的动力学特性以及水下声辐射特性,并进行测量船的水下噪声控制研究;第三,利用统计能量法建立测量船的统计能量模型,对中高频段船体结构的水下声辐射进行预报;第四,基于PCL的振动噪声预报软件开发,对主机加载、频响分析及低频段的水下噪声预报进行二次开发技术研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外研究进展综述
• 1.2.1 船舶振动控制技术
• 1.2.2 船舶噪声预报技术
• 1.3 本文研究的主要内容和方法
• 第2章 船舶结构振动声辐射理论和方法
• 2.1 船舶结构振动理论和有限元分析技术
• 2.2 水下声辐射理论和边界元分析技术
• 2.3 统计能量分析理论和方法
• 第3章 测量船结构的振动特性研究
• 3.1 船体结构的有限元建模和模态分析
• 3.1.1 船体结构的有限元建模
• 3.1.2 船体的振动模态分析
• 3.2 船体结构的振动响应分析
• 3.2.1 主机舱振动响应分析
• 3.2.2 船体振动响应分析
• 3.3 船体结构的减振研究
• 3.4 本章小结
• 第4章 测量船的水下声辐射特性研究
• 4.1 边界元法对船体结构的声辐射分析
• 4.1.1 船体流固耦合体的边界元建模
• 4.1.2 船体结构水下声辐射分析
• 4.2 测量船低频段的水下噪声控制研究
• 4.3 测量船的中高频段的辐射噪声预报
• 4.3.1 利用统计能量分析方法的船体结构建模
• 4.3.2 统计能量分析噪声预报
• 4.4 本章小结
• 第5章 基于PCL 和DMAP 的振动噪声预报软件开发
• 5.1 船舶振动噪声预报软件开发的意义
• 5.2 PCL 语言和DMAP 语言的功能及特点
• 5.3 二次开发的原理及程序设计
• 5.3.1 用户程序的编译与连接
• 5.3.2 用户界面（窗口、菜单等）的形成
• 5.3.3 数据交换
• 5.3.4 子函数和子程序的编写
• 5.4 测量船振动噪声预报软件二次开发的实现
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 详细摘要