基于直接微分法的水下结构声学快速敏感度分析

发布时间：2018-06-03 19:51

  本文选题：辐射声功率 + 敏感度分析　； 参考：《振动与冲击》2017年13期

【摘要】：在降低结构振动噪声方面,结构声学优化方法展现了很高的应用潜力,并越来越受到研究者们的重视。通过结构声学敏感度分析建立辐射声场与结构材料属性和结构形状参数的关系,结合优化算法可设计出低辐射噪声和高声隐身性能的水下航行结构。发展耦合有限元法与快速多极高阶非连续边界元法进行流固耦合问题的敏感度分析,克服传统耦合算法的计算精度低,内存占有量高,难以进行大规模实际问题的计算等问题。设计变量可选为流体密度、结构密度、泊松比、杨氏模量、壳厚度和形状参数等。针对不同设计变量,采用直接微分法分别推导出结构声学系统和辐射声功率敏感度表达式。通过带有解析解的水下点激励球壳算例验证算法的正确性与有效性,并通过简化潜艇算例展示该算法在大规模实际问题上的应用潜力。
[Abstract]:In the aspect of reducing structural vibration and noise, structural acoustics optimization method has shown high application potential, and has been paid more and more attention by researchers. Based on the structural acoustic sensitivity analysis, the relationship between the radiated sound field and the properties of the structure material and the structural shape parameters is established. Combined with the optimization algorithm, the underwater navigation structure with low radiation noise and high acoustic stealth performance can be designed. The coupled finite element method and the fast multipole high order discontinuous boundary element method are developed to analyze the sensitivity of the fluid-solid coupling problem, which can overcome the problems of the traditional coupling algorithm, such as low computational accuracy, high memory content and difficulty in the calculation of large-scale practical problems. The design variables can be selected as fluid density, structure density, Poisson's ratio, Young's modulus, shell thickness and shape parameters. According to different design variables, the expressions of structural acoustic system and radiative acoustic power sensitivity are derived by direct differential method. The correctness and validity of the algorithm are verified by an underwater point-excited spherical shell example with analytical solution, and the application potential of the algorithm in large-scale practical problems is demonstrated by a simplified submarine example.
【作者单位】： 信阳师范学院土木工程学院;中国科学技术大学近代力学系;
【基金】：国家自然科学基金(11172291;U1504505) 河南省科技攻关项目(172102210453) 河南省高等学校重点科研项目(16B560009;17A560009)
【分类号】：O427

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 陈磊磊;陈海波;郑昌军;徐延明;;基于有限元与宽频快速多极边界元的二维流固耦合声场分析[J];工程力学;2014年08期

2 黎胜,赵德有;用耦合有限元/边界元方法研究加筋板的声传输[J];振动工程学报;2001年03期

3 俞孟萨,史小军,陈克勤;采用有限元和边界元方法分析弹性加肋圆柱壳的声学相似性[J];中国造船;1999年03期

4 沈顺根,李琪华,王大云,程贯一;加肋旋转壳结构噪声声辐射水弹性研究[J];中国造船;1992年02期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈磊磊;赵文畅;陈海波;肖琪聃;;基于直接微分法的水下结构声学快速敏感度分析[J];振动与冲击;2017年13期

2 陈磊磊;袁晓辉;赵文畅;;基于Burton-Miller边界元法的不同类型单元计算精度对比[J];信阳师范学院学报(自然科学版);2017年02期

3 石嘉欣;杨德庆;郁扬;;隔声量计算的边界元-有限元-统计能量法[J];噪声与振动控制;2016年06期

4 刘帆;周其斗;纪刚;黄振卫;段嘉希;;纵桁分布方式对结构振动与声辐射的影响[J];兵器装备工程学报;2016年01期

5 王峥;洪明;刘城;;基于FEM/BEM的浸水结构振动及声辐射特性国内研究综述[J];船舶力学;2014年11期

6 黄振卫;周其斗;纪刚;谢志勇;;肋骨偏移误差对结构振动与声辐射的影响[J];四川兵工学报;2014年10期

7 陈磊磊;陈海波;郑昌军;徐延明;;基于有限元与宽频快速多极边界元的二维流固耦合声场分析[J];工程力学;2014年08期

8 郭明慧;黎胜;;一种基于代理模型的水下目标分类识别方法[J];舰船科学技术;2014年07期

9 朱帅;吴星成;杨瑶;田丰;;二维周期阻尼薄板结构的声辐射特性[J];湖北工业大学学报;2014年02期

10 张磊;郝志勇;;基于结构-声耦合法的汽车镁质仪表板声贡献度分析及结构改进[J];振动与冲击;2013年13期

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 黎胜,赵德有;用耦合有限元/边界元方法研究加筋板的声传输[J];振动工程学报;2001年03期

2 黎胜,赵德有;流体加载下加肋板结构的声辐射特性研究[J];应用声学;2000年06期

3 俞孟萨,史小军,陈克勤;采用有限元和边界元方法分析弹性加肋圆柱壳的声学相似性[J];中国造船;1999年03期

4 沈顺根,李琪华,王大云,程贯一;加肋旋转壳结构噪声声辐射水弹性研究[J];中国造船;1992年02期

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 杜祥琬;张毓泉;巫德章;殷广济;;若干积分量的敏感度分析[J];核科学与工程;1984年04期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 郑昌军;三维声学敏感度分析的宽频快速多极边界元法研究[D];中国科学技术大学;2011年

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本文编号：1973974