空气噪声激励加筋双层圆柱壳的水下声辐射特性研究

论文摘要

水下加筋圆柱壳和双层圆柱壳是舰船的主要结构单元,舰艇内的机械设备常以三种形式激励船体振动形成水下辐射噪声:机械振动能量通过机座等激励船体;机械振动能量通过管路等激励船体;由机械设备作为声源直接向内部声腔辐射形成空气噪声激励船体。对于机械力激励下船体辐射的噪声特性研究技术已较为成熟。本文主要研究空气噪声激励水下加筋双层圆柱壳的声辐射机理,并比较机械力与空气噪声激励下单、双层圆柱壳的振动和水下声辐射特性。本文从Flügge薄壳理论和Helmholtz波动方程出发推导了有限长双层加筋圆柱壳受机械激励力和内部空气噪声激励时的耦合振动控制方程。为求解该封闭声腔--内层圆柱壳—环形流场及实肋板—外层圆柱壳--外部辐射声场系统的复杂耦合方程,将壳体位移形式沿周向和轴向用模态叠加的双级数展开,同时将圆柱形封闭声腔沿周向、轴向以及径向用三向级数展开。最后得到基于壳体位移的流固耦合振动方程。本文数值分析讨论了内部点声源激励下有限长加筋双层圆柱壳体内、外表面的辐射声压、内场均方声压、壳体振动均方速度、外场辐射声功率和传递函数等声振特性参数。文中讨论了内部声激励下双层圆柱壳的几何参数,物理参数不同对双层圆柱壳振动与声辐射的影响,比较了点力与内部声激励下双层圆柱壳的壳体声辐射性能以及内部声激励下单、双层圆柱壳的壳体声辐射性能,最后推导得到内外场声压传递函数并计算不同频率下声压传递值,得出了一些有意义的结论。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 本文的工程背景
• 1.2 文献综述
• 1.2.1 加筋圆柱壳的振动特性研究
• 1.2.2 有限长环肋柱壳流场中的声辐射研究
• 1.2.3 双层壳的声辐射研究
• 1.2.4 弹性结构封闭空间噪声的研究
• 1.3 本文的主要研究内容
• 2 基本理论和方法
• 2.1 引言
• 2.2 有限长加筋双层圆柱壳流固耦合理论分析
• 2.2.1 力学模型
• 2.2.2 壳体振动控制方程
• 2.2.3 壳体位移函数及运动方程
• 2.2.4 加强筋反力分析
• 2.2.5 连接双层圆柱壳的实肋板反力
• 2.2.6 激励力的表示
• 2.2.7 辐射声压的推导
• 2.2.8 点声源激励的内部声场
• 2.2.9 辐射阻抗
• 2.2.10 方程的求解
• 2.2.11 计算结果的表示
• 3 点声源激励下的加筋双层圆柱壳振动和声辐射数值计算
• 3.1 数值计算与分析
• 3.1.1 计算方法的验证
• 3.1.2 数值计算结果及分析
• 3.2 声压传递函数的推导
• 3.2.1 声压传递函数
• 3.2.2 壳体L/2 处距离壳体中心不同远处声压比较
• 4 全文总结
• 4.1 本文的主要工作和创新
• 4.2 本文研究的主要结论
• 4.3 对未来工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录1 攻读学位期间发表论文目录