敷设隔声去耦材料加筋双层圆柱壳远场辐射噪声研究

论文摘要

潜艇的隐身性是潜艇一项至关重要的性能指标。反潜探测手段和反潜武备的发展,要求潜艇具有良好的隐蔽性。然而,潜艇耐压壳体在简谐激励力和力矩作用下会产生稳态振动,它不仅影响艇员的工作环境和各种仪器设备的正常工作,而且会诱发结构噪声。这种噪声向空气中辐射形成舱室噪声,向水中辐射形成水下噪声,影响潜艇的隐身性能。加筋双层圆柱壳作为潜艇结构的主要形式,研究其在受激励情况下结构的振动和声辐射,对噪声预报具有指导意义。本论文针对敷设去耦材料的加筋双层圆柱壳,通过有限元和统计能量法的仿真计算,研究其在受激振动下结构的振动与声辐射,并进行模型试验的验证。本论文研究的主要内容包括:针对敷有去耦材料的加筋双层圆柱壳结构的水下振动和声辐射问题,建立了“结构—去耦材料—流体”耦合作用下的声振物理模型,在此基础之上对这一问题进行了模型实验研究。在经典模态分析方法理论基础上,运用有限元声学计算手段,建立了加筋双层圆柱壳结构水下振动和声辐射的有限元分析模型,并借助于大型有限元和边界元分析软件ANSYS和SYSNOISE对这一问题进行了理论仿真计算,并与实验值进行比较。由于有限元法在分析结构高频密集模态问题上的局限性,应用统计能量法对加筋双层圆柱壳结构振动和声辐射进行分析,建立结构统计能量分析模型,并进行仿真计算。同时讨论了阻尼损耗因子和插入损失对结构振动和声辐射的影响,并与实验值进行比较。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 环肋圆柱壳的动力学响应研究
• 1.2.2 水下环肋圆柱壳声辐射特性研究
• 1.2.3 敷设阻尼层的环肋圆柱壳在流场中振动与声辐射特性研究
• 1.2.4 统计能量分析研究概况
• 1.2.5 对圆柱壳在流体介质中的声辐射的试验研究
• 1.3 论文主要内容
• 第2章 加筋双层圆柱壳声学模型实验研究
• 2.1 引言
• 2.2 加筋双层圆柱壳模型声学实验
• 2.2.1 实验模型
• 2.2.2 实验测量系统
• 2.2.3 实验工况
• 2.3 水听器布置位置的分析
• 2.4 模型的振动分析
• 2.4.1 水中共振频率分析
• 2.4.2 单频激振时的振动响应特性分析
• 2.5 模型实验的远场辐射噪声分析
• 2.5.1 背景噪声分析
• 2.5.2 单频激振时远场辐射噪声分析
• 2.5.3 白噪声激振时远场辐射噪声分析
• 2.5.4 空气噪声声源激振时远场辐射噪声分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 加筋双层圆柱壳声辐射有限元分析
• 3.1 引言
• 3.2 计算过程概述
• 3.3 有限元建模过程
• 3.3.1 单元类型的确定
• 3.3.2 网格精度的确定
• 3.3.3 结构FEM模型
• 3.3.4 隔声去耦材料的处理
• 3.3.5 其它有关参数的确定
• 3.4 计算结果分析
• 3.4.1 振动响应分析
• 3.4.2 辐射声场分析
• 3.4.3 有限元仿真结果与模型实验结果比较
• 3.5 本章小结
• 第4章 加筋双层圆柱壳声辐射统计能量分析
• 4.1 引言
• 4.2 统计能量分析建模过程
• 4.2.1 子系统的划分
• 4.2.2 隔声去耦材料的表示
• 4.2.3 SEA模型中子系统间的能量关系
• 4.3 模型中参数的确定
• 4.3.1 模态密度
• 4.3.2 内损耗因子
• 4.3.3 耦合损耗因子
• 4.3.4 输入功率
• 4.4 计算结果分析
• 4.4.1 振动和声辐射分析
• 4.4.2 系统能量传递分析
• 4.4.3 去耦材料参数对系统响应的影响分析
• 4.4.4 统计能量法仿真结果与模型实验结果比较
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢