论文摘要
潜艇声隐身性能历来是世界各国海军关心的重要问题。在潜艇表面敷设消声瓦,是潜艇声隐身中广泛采用的一项重要技术。水声吸声材料是消声瓦的关键部件,通常是指含有各种散射粒子以及声学结构的复合高分子材料。综合利用材料改性和声学结构设计,可以提高水声吸声材料的吸声性能。本文以潜艇声隐身对水声吸声材料的应用需求为牵引,以有限元方法为基础,讨论了水声吸声材料结构及材料参数对其吸声特性的影响,在此基础上,初步探索了水声吸声材料吸声特性优化设计方法。论文主要研究内容和结论如下:1、根据水声吸声材料内部空腔所具有的周期性,采用Bloch定理,将整个水声吸声材料吸声特性的分析简化为单个周期单元吸声特性的分析,建立了包含流体、吸声材料以及背衬结构的单元模型。基于有限元方法,实现了水声吸声材料声学性能(反射、透射、吸声系数)的计算。2、分析了背衬、空腔结构与排列方式、材料参数等对水声吸声材料吸声性能的影响,总结了各参数对水声吸声材料吸声性能的影响规律。通过对材料内部节点变形和运动情况的进一步分析,揭示了各参数影响规律产生的原因。3、在分析各参数对水声吸声材料影响规律的基础上,在组合空腔和改变空腔内表面材料两个方面,对水声吸声材料的吸声性能进行了优化。研究表明,不同形状空腔的组合可实现对不同频段的有效吸声;当在空腔内表面覆盖一个薄层的软硅橡胶之后,有效吸声频段降低。总之,本文以有限元方法为基础,对含空腔结构的水声吸声材料吸声特性进行了较系统地分析;在组合空腔和改变空腔内表面材料两个方面,初步探索了水声吸声材料吸声特性优化设计方法。研究工作对水声吸声材料吸声性能的优化设计具有一定的理论指导意义和工程参考价值。