基于传播波的结构振动声辐射分析研究

发布时间：2017-11-12 09:15

  本文关键词：基于传播波的结构振动声辐射分析研究

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【摘要】：船舶与海洋工程结构物的声辐射特性分析一直是研究的热门课题。声波波动方程的稳态平面波解分为传播波和倏逝波,对结构振动声辐射而言,倏逝波是结构振动的亚声速波引起的非辐射波,只对近场声压有贡献。而传播波由普通平面波叠加而成,是结构振动的超声速波引起的辐射波,对近场声压和远场声压都有贡献,在远场只能测到传播波。所以在振动体结构表面分离出传播波和倏逝波对于分析和控制辐射到远场的声波具有很重要的研究价值。本文依次完成如下各项内容： 综述了国内外关于结构声学数值计算以及由传播波引起的超声速声强研究的相关文献和主要研究成果。 结合有限元法,详细阐述了Mindlin板弯曲理论,建立Mindlin板单元有限元模型,利用有限元法计算了四周简支板在真空中的固有频率与振型,验证了有限元模型的可靠性。 介绍了边界元计算方法以及适用于计算嵌在无限大刚硬障板上板状结构的Rayleigh积分。采用四周刚固板模型验证了Rayleigh积分程序的可靠性。 解释了传播波和倏逝波的成因以及传播波产生的超声速声强概念的由来。详细介绍了矩形简支板表面辐射模态、边界辐射模态和角辐射模态三种辐射模态形式,不同的辐射模态形式对应着超声速声强不同的区域分布情况。阐述了基于角谱理论的超声速声强计算方法以及在空间域超声速声强计算方法。 基于传播波对板结构声辐射进行振动模态(声辐射模态)分析研究,得出只考虑传播波贡献时的模态声辐射特性(法向振速、声压、声强等)。将边界元方法与空间域滤波方法相结合,实现倏逝波声场和传播波声场的分离。采用滤波函数(波数积分的空间域形式函数)在频率-空间域直接实现滤波过程。 利用空间域超声速声强的表达式,首先对矩形简支板的一维辐射模态进行了计算和探讨。然后进行二维辐射模态分析,把矩形简支板固定模态下的振型作为节点的速度模式,将表面的法向振速、声压分别与二维滤波函数进行卷积运算,得到同时考虑传播波和倏逝波贡献的有功声强和只考虑传播波贡献的超声速声强。对板厚进行变化从而改变特定模态形式下板的固有频率,导致辐射模态形式的改变,验证了辐射模态理论。对若干固有频率下点力激励的矩形简支板有功声强和超声速声强进行对比,计算出板表面的辐射声功率。对滤波处理前后辐射声功率的计算表明倏逝波不对辐射声功率产生贡献。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U661.44

【参考文献】

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1 黎胜,赵德有;半空间内结构声辐射研究[J];船舶力学;2004年01期

2 张辉;张新波;;《船上噪声等级规则》修订案解析及应对措施[J];船舶标准化工程师;2013年01期

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本文编号：1175263