高速船全频段舱室噪声预报与控制方法的研究

论文摘要

近年来,船舶舱室噪声问题日益受到人们的关注,舱室噪声不仅会影响舱内各种仪器、设备的正常工作,还会影响乘客和船员的舒适性,并对其身体健康造成危害。在船舶总体设计结束之后再采取各种降噪措施,大部分情况下只能局部解决问题,而且直接加大了船舶制造成本。如果在设计初期阶段对船舶舱室噪声进行预报,提出改进声学设计的措施,将对缩短造船周期,降低造船成本有着重要的作用。因此,在船舶设计阶段就进行船舶结构的振动噪声分析是非常有意义的。VA One是将有限元分析、边界元分析、统计能量分析以及FE-SEA混合分析集成在一个模拟环境中的全频段振动噪声分析软件。本文介绍了有限元法（FEM）、统计能量法（SEA）以及FE-SEA混合法的基本原理和适用范围,并应用VA One软件求解了低频、中频与高频段高速船舱室噪声,实现了高速船舱室噪声问题的全频段预报分析,并与相同船型实测值相比较,表明仿真是合理可行的。通过仿真预报得到了各舱室的噪声水平、分布特性以及噪声频谱中主要成分的频率点。简述了船舶噪声控制问题的一般方法,应用VA One软件对不同层数的、由不同厚度与密度吸声材料组成的复合吸声材料进行了优化研究,并得到了三种重量相对较轻,吸声性能较佳的复合吸声材料。根据子系统对舱室声腔能量贡献大小的不同,混合应用上述三种复合吸声材料对高速船中对噪声水平要求较高的舱室进行了噪声控制处理,取得了良好的吸声效果。本文的研究对如何应用FE-SEA混合方法以及VA One软件进行声振研究、如何建立船舶结构的仿真分析模型、如何有效的在高速船舶的设计阶段对船舶室进行减振降噪有一定的指导意义及参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章
• 1.1 研究背景
• 1.2 船舶噪声概述
• 1.2.1 噪声的物理量度
• 1.2.2 船舶噪声源
• 1.2.3 船舶噪声的传播途径
• 1.3 国内外振动噪声研究进展与发展趋势
• 1.3.1 国内外结构声研究进展
• 1.3.2 船舶结构声振分析及噪声控制研究进展
• 1.4 本文的主要内容
• 第2章 船舶结构声及其分析方法简介
• 2.1 船体结构中产生的弹性波
• 2.1.1 结构中声波的基本参数
• 2.1.2 船体结构中主要构件的弹性波
• 2.2 船体结构的声辐射
• 2.2.1 弯曲振动板的声辐射
• 2.2.2 圆柱形壳体的声辐射
• 2.2.3 非均匀板和不规则形状物体的声辐射
• 2.3 船舶结构声分析方法
• 2.3.1 有限元法（FEM）
• 2.3.2 统计能量分析法（SEA）
• 2.3.3 FE-SEA混合法
• 2.4 本章小结
• 第3章 高速船舱室噪声全频段仿真预报
• 3.1 VAONE软件简介
• 3.1.1 VA One应用范围
• 3.1.2 VA One应用过程
• 3.1.3 VA One核心模块
• 3.2 模型的建立
• 3.2.2 建立实船SEA模型
• 3.2.3 激励源的设置
• 3.3 划分分析频率
• 3.4 各频段建模以及舱室噪声预报
• 3.4.1 低频段
• 3.4.2 中频段
• 3.4.3 高频段
• 3.5 实验比较
• 3.6 本章小结
• 第4章 高速船舱室噪声控制研究
• 4.1 船舶噪声控制常用方法概述
• 4.1.1 吸声
• 4.1.2 消声器
• 4.1.3 隔声
• 4.1.4 隔振
• 4.1.5 阻尼
• 4.2 多层复合吸声材料优化研究
• 4.2.1 单层材料
• 4.2.2 双层材料
• 4.2.3 三层材料
• 4.2.4 四层材料
• 4.3 高速船舱室噪声控制处理
• 4.4 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 本文的创新点
• 5.3 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的论文发表情况