基于ATV的舰船结构声压贡献量分析与优化方法

发布时间：2017-10-02 16:35

  本文关键词：基于ATV的舰船结构声压贡献量分析与优化方法

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【摘要】：随着低频水声探测技术发展成熟和普及应用,结构路径传递的机械噪声日益严重影响现代水面舰船的声隐身性能,成为亟待解决的突出问题。船体结构、机电设备和外部两相流环境三者耦合形成一个大型复杂柔性振声耦合系统,当舰船运行时,在机电设备激励下,船体结在机电设备激励下产生、传递、扩散结构弹性波,引起外板湿表面的弯曲振动,向水下传播液体弹性波,形成水噪声。为了有效降低水噪声,提高声隐身性能,需要全面系统的研究舰船典型结构振动噪声特性,分析结构振动产生噪声机理,开发优化流程。本文基于定常、确定、线性假设,采用频域下振动系统、噪声系统和“力、振、声”三端物理量分离的研究思路,定量分析结构振动致噪机理,系统的梳理三项结构固有模态参数、模态参与因子、振动传递函数、声传递向量(ATV,Acoustic Transfer Vector)、三种声压贡献量等概念的数学性质和物理基础,讨论这些概念间的关系和技术结合特点,总结提出了结构低频振动噪声问题频域线性技术体系,并设计半消声室122通道同步振动噪声测试联合仿真论证频域线性技术的精度、适用条件和研究加筋板的振动噪声特性,以水面舱段为例开发论证新的优化设计技术路径。本文研究发现,声辐射面振动传递函数和ATV是处理结构低频问题的两大核心;完整、准确的声辐射面振动传递函数需要混合测试和仿真发展新技术,正确仿真声场计算得到ATV的精度可达可达0.5d B;ATV具有易插值性和可存储性,结合结构模态可发展模态声传递向量技术;ATV的数学物理性质使得新的优化设计技术路径将传统路径耗时数月的迭代计算精简到两天左右。本文基于ATV和声辐射面振动结果,还提出快速计算声压贡献量的公式和归一化声压贡献量的概念。此外,有限结构的自由边角有主贡献噪声现象,激励位置对声响应有较大影响,需引起设计的注意;主贡献量区域刚度优化可有效控制声压响应,且控制结果在频段上具有鲁棒性。
【关键词】：舰船声隐身 结构噪声 加筋板 声传递向量 声压贡献量
【学位授予单位】：中国舰船研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U661.44;U674.70
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 符号表10-11
• 第1章 前言11-22
• 1.1 研究背景11
• 1.2 国内外研究现状11-21
• 1.2.1 水面舰船声隐身与机械噪声11-13
• 1.2.2 舰船结构振动噪声控制技术13-18
• 1.2.3 结构振动噪声问题研究方法18-20
• 1.2.4 声传递向量和声压贡献量20-21
• 1.3 本文的主要研究工作21-22
• 第2章 结构线性振动噪声频域技术的数学物理基础22-47
• 2.1 结构线性振动噪声系统与频域技术22-26
• 2.2 复杂连续结构的振动传递函数26-33
• 2.2.1 结构振动传递函数26-27
• 2.2.2 振动传递函数的测量27-28
• 2.2.3 振动传递函数的数值仿真计算28-33
• 2.3 复杂声辐射面的声传递向量33-42
• 2.3.1 声传递向量33-34
• 2.3.2 ATV的测试与仿真计算34-36
• 2.3.3 ATV的数学物理基础和技术优势36-42
• 2.4 声压贡献量42-46
• 2.4.1 声压贡献量的概念和计算42-45
• 2.4.2 声压贡献量与结构噪声优化45-46
• 2.5 本章小结46-47
• 第3章 频域线性技术与加筋板低频振动噪声47-81
• 3.1 矩形加筋板振动声辐射问题47-48
• 3.2 加筋板仿真振动噪声传递函数48-58
• 3.2.1 基于模态叠加法的仿真”力—振速”传递函数48-52
• 3.2.2 基于IBEM的矩形加筋板ATV52-53
• 3.2.3 激励位置对振动噪声传递函数的影响53-56
• 3.2.4 模态阻尼对振动噪声传递函数的影响56-58
• 3.3 基于测试的加筋板振动噪声传递函数58-67
• 3.3.1“力—振—声”三端同步测试与数据采集58-62
• 3.3.2 测试数据初步处理62-65
• 3.3.3 加筋板S面振动运动均值与场点噪声关系65
• 3.3.4 测试“力—振”振动传递函数65-66
• 3.3.5 测试“力—声”振动噪声传递函数66-67
• 3.4 仿真振动噪声传递函数的误差与物理量正向计算67-73
• 3.4.1 仿真振动传递函数的误差67-68
• 3.4.2 仿真“力—声”传递函数计算结果及其误差68-70
• 3.4.3 测试振速和仿真ATV计算声压响应结果及其误差70-72
• 3.4.4 测试力和仿真“力—声”传递函数计算声压响应72-73
• 3.5 基于仿真传递函数的物理量逆计算73-74
• 3.5.1 测试声压识别激励源73
• 3.5.2 测试振速识别激励源73
• 3.5.3 测试声压逆计算S面振速73-74
• 3.6 基于ATV的矩形加筋板S面声压贡献量计算74-76
• 3.6.1 测试振速与ATV计算S面声压贡献量74-75
• 3.6.2 仿真振速与ATV计算S面声压贡献量75-76
• 3.7 基于S面声压贡献量的加筋板结构噪声优化76-80
• 3.7.1 改变加筋板局部刚度的优化76-79
• 3.7.2 改变加筋板局部阻尼的优化79-80
• 3.8 本章小结80-81
• 第4章 水面舱段振动噪声仿真、计算、分析与优化81-100
• 4.1 水面舰船水声场仿真ATV81-84
• 4.2 舱段低频振动仿真前处理标准化流程84-87
• 4.3 湿模态叠加仿真水面舱段振动传递函数87-91
• 4.4 基于传递函数的基座输入激励力估计91-93
• 4.5 线性系统思路下的振声物理量计算方法93-95
• 4.6 基于振动噪声传递函数的水面舱段湿表面声压贡献量分析95-98
• 4.7 基于频域线性技术的水面舰船结构路径机械噪声优化设计98-99
• 4.8 本章小结99-100
• 第5章 总结展望100-102
• 致谢102-103
• 参考文献103-108
• 附录108-126
• 1、加筋板“力-振-声”同步测试时域数据下载地址108
• 2、Matlab源代码108-125
• 3、CAE前处理标准化管理文档125-126
• 学术论文和科研成果目录126
• 1、攻读硕士学位期间发表的论文126
• 2、国家级科研竞赛获奖126

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 贾相玉,周正华,代志勇;单元畸变对动力有限元方法计算精度的影响[J];地震工程与工程振动;2004年03期

2 佘琪;周捫;;传递路径分析用于车内噪声贡献量的研究[J];汽车技术;2010年03期

3 刘见华,金咸定,李U，

本文编号：960702