部分浸没弹性结构的声振特性研究

发布时间：2017-11-01 15:13

  本文关键词：部分浸没弹性结构的声振特性研究

  更多相关文章： 平板 舱段 部分浸没 声辐射 自由液面 有限元 间接边界元

【摘要】：对于大部分水面船舶和海洋结构物,都是部分浸没在水中,可以认为是部分浸没的弹性结构。当分析这种部分浸没结构的声振特性时,有必要考虑自由液面对其振动和声学特性的影响,然而以往的讨论则主要关注无限大水域中结构的振动和声学特性,不考虑自由液面的影响。随着水面船舶的振动和噪声性能的日益受重视,开展部分浸没弹性结构的振动和声学特性研究对于预报和控制此类结构的振动和噪声性能就显得非常有意义。本文首先以水平浸没在水下一定深度的平板为对象,采用薄板理论建立了四周简支平板的动力学方程,使用模态叠加法给出振动位移解,利用Helmholtz--Huygens辐射积分描述薄板的水下辐射声场。由于自由液面的存在水面形成了反对称边界,因此采用“镜像法”构造了半空间的格林函数,结合声固耦合面的速度边界条件推导出了近水面水平简支平板的辐射声功率的解析表达式。求解了近水面水平浸没平板的辐射声功率,并与基于有限元和边界元的数值法进行了对比,表明两种方法吻合较好,互证其可靠性,然后讨论了平板相距自由液面不同的高度对其辐射声场的影响。对于部分垂直浸没在水中的平板结构,通过构造反对称边界条件来考虑“自由液面”的影响,采用有限元法结合间接边界元法研究其振动和声辐射特性。首先计算了悬臂平板在不同浸没深度下的固有频率和模态振型,并与已有文献的数据进行对比分析,验证该数值方法的正确性,然后对半浸没悬臂板的声辐射特性展开计算,进一步讨论了载荷位置以及浸没深度对平板的振动和声辐射性能的影响。研究表明:水中平板的固有频率随着浸没深度的增加而减小,载荷位置对平板的辐射声功率级有影响而且和频率有关,平板辐射声功率随着浸没深度的增加而增大,低频段的辐射声功率曲线的峰值随着深度增大有向低频移动的趋势。水面船舶可以认为是部分浸没在水中的板壳组合结构,机械振动引起的水下辐射噪声是船舶低频段主要的噪声源。本文针对水面船舶的舱段结构,采用有限元结合边界元法,考虑自由液面的影响,计算了舱内不同设备开启时的辐射噪声,通过单机和多机开启工况的分析,获得了主要声源设备在单机开启时的频率特征以及辐射噪声水平,并通过多机辐射噪声的对比分析,得到了舱段内主要的动力设备源,为降低机械设备的辐射噪声提供了参考。
【关键词】：平板 舱段 部分浸没 声辐射 自由液面 有限元 间接边界元
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U661.4
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 课题的来源、目的、意义10-11
• 1.2 国内外研究现状分析11-17
• 1.3 本文主要研究内容17-18
• 2 近水面简支平板的声振特性的分析18-41
• 2.1 引言18
• 2.2 声振特性分析18-30
• 2.3 算例分析30-40
• 2.4 本章小结40-41
• 3 部分浸没平板的声振特性的分析41-52
• 3.1 引言41
• 3.2 理论介绍41-42
• 3.3 板的振动特性分析42-44
• 3.4 部分浸没平板的声辐射特性44-51
• 3.5 本章小结51-52
• 4 水面船舶舱段的振动与声辐射分析52-72
• 4.1 引言52
• 4.2 舱段振动与声辐射分析方法52-55
• 4.3 设备单开的声振计算55-63
• 4.4 多设备运行的声振计算和对比63-70
• 4.5 本章小结70-72
• 5 全文总结与展望72-74
• 5.1 全文总结72-73
• 5.2 研究展望及不足73-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-80
• 附录 作者攻读硕士期间发表的论文和参与的研究项目80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 苏楠;庞福振;王毅娜;叶亚龙;;基于声学无限元法的加筋圆柱壳声振特性研究[J];船海工程;2014年02期

2 邱昌林;陈志刚;邓轶;王春旭;陈乐佳;;开孔平板水下振动及声辐射特性[J];中国舰船研究;2013年06期

3 邱中辉;吕帅;郑律;丛刚;;基于无限元法研究阻尼对船舶结构水下声辐射特性影响[J];船舶;2013年01期

4 李天匀;江丰;叶文兵;朱翔;;有限浸没深度无限长圆柱壳辐射声场波动特性[J];中国舰船研究;2013年01期

5 安小同;洪明;李艮田;;基于BEM/FEM计算浸水结构振动特性[J];船海工程;2011年06期

6 邹明松;吴有生;沈顺根;吴文伟;;考虑航速及自由液面影响的声介质中三维结构水弹性力学研究[J];船舶力学;2010年11期

7 陈美霞;杜磊;陈乐佳;骆东平;;基于边界元法的平板结构声振性能数值计算[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2009年06期

8 李华东;朱锡;罗忠;刘昕;;附连水质量的边界元法求解[J];海军工程大学学报;2009年02期

9 赵志高;黄其柏;何锃;;基于有限元边界元方法的薄板声辐射分析[J];噪声与振动控制;2008年01期

10 付喜华;洪明;郭新毅;;流体中弹性板声辐射阻尼研究[J];中国舰船研究;2008年01期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 叶文兵;潜浮状态下圆柱壳结构的声振特性研究[D];华中科技大学;2012年

2 尚大晶;水下复杂声源辐射声功率的混响法测量技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 龚强;复合平板结构水下振动与声辐射特性研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

2 施卫华;浸水结构动力特性与声辐射特性研究[D];大连理工大学;2010年

3 毛程亮;船舶板式结构振动及声辐射特性研究[D];大连理工大学;2009年

4 付小平;岩体力学中节理裂隙损伤边界元方法与程序[D];浙江大学;2006年

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本文编号：1127359