多源激励下加肋圆柱壳结构声辐射效率研究

发布时间：2020-05-12 06:37

【摘要】：实时监测预报水下运动目标的辐射噪声,可随时掌握其自身辐射噪声特性,判断自身声学安全距离,提高水下生存能力。一般情况下,水下运动目标的典型结构为加肋圆柱壳体。因此,本文以加肋圆柱壳为模型,开展其多源激励下的声辐射效率研究。加肋圆柱壳结构水下声辐射预报研究方法主要包括解析法,数值法,实验测试等方法。其中,解析方法主要用于简单的结构和边界条件,对于复杂结构难以得到解析解。数值法相对而言具有更好的适应性,可以计算分析复杂结构的水下振动和声辐射问题,并且预报精确度也较高。本文研究的模型是单、双层加肋壳体结构。以往主要利用有限元或者有限元+边界元方法进行结构振动和声辐射预报。对于大型复杂结构,有限元方法的主要问题是要满足远场条件,流体区域很大,导致单元节点数多收敛慢,计算效率较低。有限元+边界元方法可大大降低节点数,但是其系数矩阵是频率的函数,不利于做频率响应计算,还存在着特征频率失效的问题。而有限元+自动匹配层技术,在满足一定精度要求的条件下,可大幅度提高计算效率,还避免了有限元+边界元特征频率失效的不足。因此,本文将采取该方法,对单、双层加肋壳体结构模型的声辐射效率复杂模型进行理论和实验对比分析研究。本文的核心内容关注的是激励力位置及激励方式对结构声辐射效率的影响。其中,关于激励力的激励方式,主要研究了激励力的分布形式,如点力、线力、面力,以及多激励力不同组合共同作用下结构的声辐射效率变化规律。通过大量的数值仿真和实验比对研究,结果表明线力及面力声辐射效率预报结果与实验一致性非常吻合,而点力较差,这主要是因为实际的实验模型不存在理想的点力情况,往往存在激励平台,是一个作用线或面。由于点力激励时,可激励起高阶模态数多;而线力和面力激励起的高阶模态数少,主要是低阶模态。因此,由于激励起模态的显著不同,导致点力激励计算结果与实验有较大差距,而线力,尤其是面力情况下与实验结果吻合很好。因此,未来实际工程预报时应根据实际力载荷分布形式进行理论预报。此外,还应考虑不同激励力组合激励时的空间分布位置,这也是导致结构声辐射效率变化的主要因素之一,这在以后工程预报中也应重点考虑。
【图文】：

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动：紧急下潜或者上浮，通常由于高压设备紧急排空压载水或者发射时同样由高压气体将鱼雷或者导弹推出发射管，噪声强度也机开启或者停止主机，由于主机较大，一般共振频率处在中低频可以快速“越过”共振频段，停机时也是，但通常都有一定的滞潜艇自身的特性较强，很容易被区分出来，因此也被用于区分潜动噪声：一般军用舰只对于乘员噪声通常控制严格，而在民用船只型起重机械都是较强的噪声源。般情况下主要处于低速战备这一情况，70%的噪声往往来自于主此需要对低速情况时主要机械噪声加以监控。对噪声，螺旋桨上应用大侧斜螺旋桨，保证推力情况下，降低转及叶梢和桨毂空化难以发生。其他如法国、英国采用的泵喷涵道部噪声。而在流噪声方面，主要对于突出结构加以改进，美国新移，，转为首水平舵。对于指挥台围壳，则在围壳与潜艇连接处线航速的同时降低流噪声。俄罗斯则建造更为低矮光顺的围壳。自于丹麦 B&K 公司的商业化自噪声监测系统构成：

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图 1.2 国外 CIRCE 潜艇自噪声监测软件界面可以明显看出根据结构不同位置，安装数目不等的传感器，部和指挥台围壳，主机作用处的传感器最多，也最能反映结噪声来源。通过整合辅助以数据处理等工具就可以实时查看操作者参考。要研究的内容过有限元数值计算方法对多源激励下加肋圆柱壳体的声辐水下大型复杂结构的声辐射的情况，通过数值计算以及实验圆柱壳结构为代表的水下潜器声辐射预报做准备。背景以及研究现状，更好的把握论文的应用领域。首先找出声辐射效率的定义，总结部分经典理论在计算声辐对本文所采用的自动匹配层和完美匹配层，需要明确其应用情况和局限性，并简单说明网格划分问题。解决之前双层壳体双侧耦合问题，针对单、双层圆柱壳体，
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U674.76;U661.44

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