含内部结构圆柱壳振动声辐射计算方法研究

发布时间：2021-01-19 08:30

　　圆柱壳作为潜艇结构的重要组成部分,其振动声辐射特性与潜艇的声隐身性能直接相关。实际潜艇内部会设置环肋、舱壁、基座和浮筏等结构,若忽略内部结构,仅以圆柱壳为对象进行声振性能的评估,难免会与真实情况存在偏差。虽然采用有限元法（FEM）、边界元法（BEM）等数值方法可对复杂结构进行声振特性分析,并且有成熟的商业软件可供使用,但是这些方法存在计算速度慢、存储要求高、不利于机理分析等缺点。如何考虑内部结构的影响,研究出一套可快速对含内部结构圆柱壳进行振动声辐射定量计算的预报方法具有较大的学术意义和军事价值。首先,提出一种任意边界条件圆柱壳振动声辐射计算方法。该方法将圆柱壳在激励力轴向位置断开,离散成圆柱壳子段,根据子段间位移连续和力平衡条件,并结合边界条件,建立圆柱壳的振动控制方程。基于圆柱壳的轴对称特征,采用轴对称边界元法描述声场,将Helmholtz边界积分方程转换为沿壳体母线的线积分,大大提升了计算效率,得到壳体表面速度与压力的关系之后,在子段间力平衡条件中引入流体声压修正项,建立流体中圆柱壳的声振耦合控制方程。在对本文方法完成验证后,进一步研究了边界条件对壳体声振特性的影响。针对多舱段环... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：103 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

壳体微元示意图

图 2.2 圆柱壳示意图是半径为R的圆柱壳示意图，O r x为圆柱坐标 ，拉梅参数 A 1、B R。综合式（2.1）到用位移表示的圆柱壳运动微分方程11 12 1321 22 2331 32 33000L u L v L wL u L v L wL u L v L w 2,3)是微分算子，具体表达式为2 2 2112 2 2 2 21 1(1 )2pL kx R c t 212 2112L LR x 3 3

332 2 2 2 2pL kR R c t 2 222 2Rx R ，2(1 )pEc 为圆柱壳展柱壳厚度参数。分方程求解[11]对圆柱壳的运动微分方程进行求解。在波动开，离散成多个圆柱壳子段。如图 2.3 给出了圆和 4 个内力分量，u、v 和w分别是轴向、切角，N 是轴向力，T 是周向力，S 是横向开尔文，内力分量的详细表达式见附录 A。

【参考文献】：
期刊论文
[1]部分浸没圆柱壳声固耦合计算的半解析法研究[J]. 郭文杰,李天匀,朱翔,屈凯旸.  物理学报. 2018(08)
[2]水下加筋圆柱壳声辐射特性分析的改进精细传递矩阵法[J]. 庞福振,吴闯,王献忠,姚熊亮.  振动与冲击. 2017(22)
[3]多舱段圆柱壳振动特性研究[J]. 陈美霞,谢坤,魏建辉.  振动工程学报. 2014(04)
[4]圆柱壳结构自由振动特性的传递矩阵法分析[J]. 肖毅.  贵州师范大学学报(自然科学版). 2011(03)
[5]圆柱壳稳态动力响应分析[J]. 李学斌.  舰船科学技术. 2000(06)
[6]结构动力方程的精细时程积分法[J]. 钟万勰.  大连理工大学学报. 1994(02)

博士论文
[1]船舶三维声弹性理论[D]. 邹明松.中国舰船研究院 2014

硕士论文
[1]两端用圆板封口的环肋柱壳振动声辐射性能分析[D]. 肖邵予.华中科技大学 2004



本文编号：2986674