振动噪声在艇体声学覆盖层中的传递性能研究

论文摘要

声学覆盖层材料参数和内部腔型结构是影响其声学性能的主要因素,本文以敷设在潜艇非耐压壳体及耐压壳体表面的声学覆盖层为对象,运用模拟退火算法对其材料参数进行反演,计算出每一频率下声学材料的杨氏模量和损耗因子,计算得到了声学覆盖层的吸声系数和隔声量的频响曲线。除此之外,本文研究了空腔形状对声学覆盖层吸声性能和隔声性能的影响,提出空腔形状优化方案。首先,介绍了课题的背景和本文选题的理论依据和实际价值。总结了声学覆盖层的国内、外研究概况,并介绍了本文的主要内容。其次,初步探讨了平面波入射到吸声覆盖层时的有限元分析理论,并采用ANSYS计算了声学覆盖层空腔结构在不同静水压力作用下的变形情况,声学覆盖层吸声系数随静水压力的变化特性。第三,详细阐述了模拟退火算法的基本理论。分析了材料的杨氏模量和损耗因子对声学覆盖层吸声性能的影响,研究模拟退火算法在材料参数反演中应用,建立反演模型并编写MATLAB程序,计算出声学覆盖层材料参数,并检验其准确性。第四,采用第二章反演出的参数,计算出不同腔型的声学覆盖层的吸声系数和隔声量,最终,确定吸声效果和隔声效果最好的空腔形状。最后,通过对四种不同腔型的声学覆盖层的声学性能进行研究,详细分析了声学覆盖层腔型的大小对其吸声性能和隔声性能的影响,计算出任一频率下吸声性能最好的腔型尺寸和任一频率下的最佳吸声效果,实现了对声学覆盖层腔型的优化。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究目的及意义
• 1.2 国内外研究概况
• 1.3 本文的主要内容
• 第2章 声学覆盖层结构静水压力的有限元分析
• 2.1 水下吸声结构传递函数模型
• 2.2 平面波反射（透射）系数及吸声系数
• 2.3 声学覆盖层结构吸声系数随静水压力的变化特性
• 2.4 本章小结
• 第3章 声学覆盖层材料参数计算
• 3.1 模拟退火算法介绍
• 3.1.1 固体退火过程
• 3.1.2 Metropolis准则
• 3.2 模拟退火算法解法
• 3.2.1 物理退火过程与模拟退火算法对应关系
• 3.2.2 模拟退火算法的主要步骤
• 3.3 声学材料的物理参数对声学覆盖层吸声性能的影响
• 3.3.1 材料的声学参量与弹性模量的关系
• 3.3.2 数值模拟
• 3.4 用模拟退火算法对材料参数进行反演
• 3.5 验证有效性
• 3.6 本章小结
• 第4章 声学覆盖层声学性能研究
• 4.1 声学覆盖层声学性能计算理论
• 4.1.1 声学覆盖层吸声性能计算理论
• 4.1.2 声学覆盖层反向隔声性能计算理论
• 4.2 三种腔型声学性能计算
• 4.2.1 三种方案
• 4.2.2 隔声效果比较
• 4.2.3 吸声效果比较
• 4.3 本章小结
• 第5章 声学覆盖层腔型设计
• 5.1 圆台型腔声学性能比较
• 5.1.1 声学性能比较
• 5.1.2 腔型设计
• 5.2 号型腔声学性能比较
• 5.2.1 声学性能比较
• 5.2.2 腔型设计
• 5.3 复合腔型结构（Ⅰ）声学性能比较
• 5.3.1 声学性能比较
• 5.3.2 腔型设计
• 5.4 复合腔型结构（Ⅱ）声学性能比较
• 5.4.1 声学性能比较
• 5.4.2 腔型设计
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢