水下复杂机械结构的噪声源路径识别

发布时间：2020-11-09 06:38

　　 声波是目前已知的唯一能在水中有效远距离传递信息的载体,对于靠隐蔽性提升战力的潜艇来说,声隐身性能是其战斗力的关键。潜艇巡航时一般处于低速状态,此时艇体内的机械设备及其连接结构通过振动向水中辐射的噪声相比于螺旋桨噪声和水动力噪声是其主要的噪声源。振动噪声是由潜艇内各种复杂的机械设备运转产生的,它通过与设备连接的减振器、基座、隔板、管路系统向壳体传递,并由壳体向水声场辐射。研究机械结构噪声沿不同路径传递,对于控制振动噪声源到辐射声场的各个噪声传播环节,从而在整体上降低潜艇的辐射噪声,提高潜艇的声隐身性能具有重要意义,也是振动噪声控制领域当前的热点研究问题。本文针对潜艇内部机械设备振动沿着不同路径向壳体传递振动噪声这个过程进行建模,鉴于传统传递路径分析方法分析准确但计算复杂的问题,运用工况传递路径分析方法,在保证精度的前提下大大缩短了计算时间。引入传递率函数矩阵,避免了频响函数和激励力载荷的繁杂求取过程,仅仅是利用输入输出端的工况响应数据对其计算,当信号矩阵出现病态时对其优化处理,使其精度进一步得到提高。通过相干分析来进行输入信号与输出信号相干性强弱的判断,针对振动测试信号中存在相互间的干扰,介绍了用偏相干方法消除其中的相干成份,用重相干函数分析系统中是否所有的源都被考虑在内,把他作为分析系统前检测系统是否完备的依据。在潜艇舱段模型试验平台上,对机械设备的振动传递路径进行了实验研究。通过实验数据验证工况传递路径分析方法的合理性,对壳体振动信号进行频域功率谱和能量分析。振动由机械设备传递至壳体的过程中,对其每条路径的传递特性进行分析,结合提出的贡献量分析方法,计算每一个目标点处的贡献量大小,通过与传递特性结合比较,判断贡献大究竟是路径传递特性高引起的还是路径的激励大引起的,从而可以具体针对减振降噪处理。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：U661.44;U674.76
【部分图文】：

?图２．５快速ＴＰＡ方法示意图??在如图２．５所示的快速传递路径分析示意图中，施加在主动系统上的外力由不同路??径传递到被动系统中，为激励载荷附近的参考加速度响应点，为相应的激励??到参考点的系统频响函数，为激励点到目标点的系统频响函数，进行此方法分析，??首先得把这两个系统频响函数测量出来，根据参考点的工况响应可以??得到系统的载荷??Ｆａｄｄ－ｏｎ?＝?（２＇３９）??由求出的载荷就可以得到目标点的贡献??Ｐ?＝?ＨｐＦＦａＵｄ＿ｏｎ?（２－４０）??１５??

?图２．６多级子结构传递路径示意图??如图２．６所示的三级传递系统分析如下，在系统存在耦合的情况下可以测得／／？、??ｉ／１２、ｉｆ２２、Ｈ２３、Ｈ３３和丑３这六组系统的频响函数。对于子系统１，由测得的工况响应??％可得其作用在子系统１上的载荷??Ｆ＇＝ＨＵ￣＼?（２－４２）??６对子系统２的贡献为??ａ２＝ＨｕＦｘ?（２－４３）??再次应用快速传递路径分析方法，根据Ｋ引起的贡献量可以得到ｆ引起的作??用于子系统２的作用力??Ｆ２?＝Ｈ２２￣ｌａ，?（２－４４）??由上两式可得子系统１到子系统２的力传递率??（２－４５）??以此类推，子系统２的力厂２对子系统３的贡献??１６??

ｌｏｇ（｜｜ｌ（ｊｃ－ｘ０）｜｜２）??图３．２?Ｌ曲线７Ｋ意图??由图３．２可以看出，随着正则化参数的变化，正则化解的范数丨在水??平部分较为平稳，而剩余残差的范数在垂直部分变化剧烈，当剩余残差范数变化平稳时??解的范数变化又剧烈起来，也就是说那个拐点把曲线的水平部分和垂直部分分离开来，??曲线清楚的反映了它们之间的关系，曲线拐角处的曲率最大，该点的正则化参数使残差??与解的范数都保持在较小水平。??３．２．４混合求解法??在求解超正定方程组的时候，一般用一种方法所求的解并不能实际满足系统的解，??只能在某些频率上逼近，而在其它频率上相差甚远。基于矩阵奇异值分解的方法得到的??奇异值对角矩阵中较小的奇异值对总响应的贡献很小，但对测量中的噪声非常敏感，对??其求逆后噪声项将被大大放大，严重影响求解的精度；当数据中存在的噪声严重时，采??用截断奇异值分解法对高频分量进行阶段
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 张磊;曹跃云;杨自春;何元安;;运行工况下舰船振动-声传递路径分析及试验[J];华中科技大学学报(自然科学版);2013年02期

2 张磊;曹跃云;杨自春;何元安;;水下圆柱壳体结构噪声的工况传递路径分析[J];振动.测试与诊断;2012年06期

3 张磊;曹跃云;杨自春;何元安;;双层圆柱壳体水下振动噪声结构传递路径分析[J];振动与冲击;2012年20期

4 王万英;靳晓雄;彭为;郭辉;尹燕莉;;轮胎振动噪声结构传递路径分析[J];振动与冲击;2010年06期

5 成玮;张周锁;何正嘉;王衍学;陈略;;基于独立分量分析的潜艇振源贡献量定量计算方法[J];机械工程学报;2010年07期

6 佘琪;周鋐;;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

7 于洪涛;余桐奎;王双记;刘秋澄;;主成分分析法在振动噪声源分析中的应用[J];测控技术;2009年05期

8 郭荣;万钢;左曙光;;燃料电池轿车车内噪声传递路径分析研究[J];汽车工程;2007年08期

9 金岩;郝志勇;杨陈;;内燃机噪声信号的独立分量分析[J];内燃机工程;2007年04期

10 范乐昊;邱晓晖;司海飞;;基于独立分量分析的噪声消除技术[J];金陵科技学院学报;2006年04期

相关博士学位论文 前6条

1 王彬星;重型汽车车内声压级预测与主要噪声源分析[D];清华大学;2013年

2 郭小霞;水下结构辐射噪声源快速诊断识别研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

3 龙岩;基于改进传递路径分析方法的动力总成悬置系统优化设计[D];吉林大学;2010年

4 赵彤航;基于传递路径分析的汽车车内噪声识别与控制[D];吉林大学;2008年

5 吴颉尔;正则化方法及其在模型修正中的应用[D];南京航空航天大学;2007年

6 金岩;基于小波变换与独立分量分析的内燃机振声特性研究[D];浙江大学;2007年

相关硕士学位论文 前5条

1 于树华;潜艇舱段模型振动噪声源分离量化方法研究[D];哈尔滨工程大学;2013年

2 张新刚;怠速工况客车振源识别及发动机悬置优化技术研究[D];长安大学;2012年

3 张继明;浮筏隔振系统噪声源分离方法研究[D];中国舰船研究院;2012年

4 门丽洁;复杂机械结构振动传递特性分析方法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

5 余桐奎;基于多输入/输出模型的噪声源分离方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

本文编号：2876041