大型邮轮开敞区域振动噪声研究综述

针对大型邮轮开敞区域的振动噪声展开研究,分析梳理在该区域典型休闲娱乐空间的主要功能、特点以及振动声源特性。简述适用于邮轮开敞区域结构振动的子模型预报方法,介绍风致振动在邮轮开敞区域的研究进展。分别从噪声频率、声场空间两个维度,分析离散法（FEM/BEM/IEM）、统计能量法（SEA）、几何声学/声线法各自的优势及不足,指出运用混合方法预报邮轮开敞区域噪声具有较好的适应性,可用于建立邮轮开敞区域噪声预报流程。通过对传统的邮轮开敞区域噪声评价与衡量方法的分析,提出基于声景舒适度评价方法的设计理念,其对大型邮轮开敞区域的振动噪声预报与控制具有借鉴作用。     

邮轮开敞区域典型杆件风致噪声特性数值研究

[目的]旨在研究邮轮开敞区域典型杆件产生的风致噪声。[方法]基于计算流体动力学（CFD）联合声类比法、声振耦合法开展气动噪声与风致振动噪声的数值模拟,探究上述两种噪声产生机理及特性。[结果]结果显示,在不同风速下,圆杆、方杆、椭圆杆的气动噪声最大值频率由脱涡频率主导,风致振动噪声最大值频率由结构固有频率主导。3种不同截面形状杆件产生的气动噪声总体上大于风致振动噪声,且方杆的气动噪声最大。当杆件脉动压力频率接近固有频率时,在大柔度下风致振动噪声会接近甚至超过气动噪声。[结论]设计邮轮开敞区域典型杆件时应选择圆形杆件而避免使用方形杆件,且合理选择杆件尺寸,尽量避免杆件脱涡频率与固有频率接近,以此降低风致噪声。     

基于声线法的邮轮开敞区域辐射噪声特性分析

邮轮投入使用后，主机废气由烟囱排出，排气噪声会向烟囱周围及公共甲板等噪声敏感区域辐射，从而严重影响旅客乘坐舒适性。以邮轮烟囱排气噪声为主导声源，建立大型邮轮及其开敞区域的噪声预报模型，采用声线法分析邮轮开敞区域的辐射噪声分布特征及强度，形成邮轮开敞区域空气辐射噪声预报的数值计算方法。结果表明：烟囱排气噪声辐射指向性是由邮轮烟囱为中心向四周呈现球面状传播，辐射强度与传播距离成反比，烟囱排气噪声对开敞区域辐射影响差异性明显，可从影响噪声衰减的因素切入，进而进行防控。研究所得的大型邮轮开敞区域辐射噪声特性及其数值预报方法，可为邮轮声学设计及噪声预报提供参考。     

基于混合法的船用离心风机气动噪声数值预报

针对船用离心风机气动噪声源复杂,不易被快速、准确地进行噪声预报的问题,对某型船用离心风机采用混合法进行风机流场特性分析和其气动噪声源预报,建立气动噪声预报方法。对比试验与仿真结果,在100～5 000 Hz频域内两者相差3 dB,说明该方法具有可行性。     

基于无限元方法预报非均匀流中螺旋桨的流噪声

为了系统地研究非均匀流场中螺旋桨流噪声的特点,采用CFD与声学无限元方法结合的方式,对螺旋桨的频域噪声进行数值预报。通过采用大涡模拟方法对非均匀流场中的螺旋桨水动力性能进行计算,然后运用ACTRAN软件的声学无限元方法,对螺旋桨的无空泡噪声进行数值模拟,并对特征点进行频域分析。流场计算结果显示:非定常计算得到的螺旋桨水动力系数与试验值吻合良好,LES模拟得到的流场初值是可信的;通过分析噪声分布云图及特征点频谱曲线得出:非均匀流场中螺旋桨的辐射噪声主要集中在低频段,且该频段的噪声主要由偶极子组成,同时噪声衰减速度随频率增大而减小,螺旋桨轴向声压级高于径向两侧,验证了计算结果的可靠性,为螺旋桨的水下噪声预报提供了一种新的方法。     

基于声传递向量法的锥柱混合结构声学特性分析

为解决多工况载荷下复杂结构的计算效率问题,采用基于边界元原理的声传递向量ATV方法进行声学数值预报,与FEM/BEM方法对比表明,两种方法在整个频段的计算结果基本一致;将该方法用于求解多工况下锥柱混合结构模型的远场声学响应,讨论模型锥度及肋骨因素对声场特性的影响,得到肋骨对声场的作用要远大于锥度的影响;利用对模型的声辐射贡献量的计算结果,对模型局部面板进行阻尼处理,降低了声场的噪声峰值和平均噪声声压级。     

螺旋桨非空泡噪声数值计算方法研究

通过合理的区域划分,分别建立螺旋桨流场计算域与声学计算域,通过大涡模拟求解螺旋桨流场压力信息。利用Light-Hill声类比理论对流场压力进行变换,得到螺旋桨旋转域的面声源与体声源,由此计算整个研究域的噪声分布情况,并对螺旋桨非空泡噪声的指向性进行分析。利用试验值对计算精度进行验证,计算值与试验值对比结果表明,计算方法对螺旋桨非空泡噪声具有较高的预报精度。     

螺旋桨非空泡噪声数值计算方法研究

通过合理的区域划分,分别建立螺旋桨流场计算域与声学计算域,通过大涡模拟求解螺旋桨流场压力信息。利用Light-Hill声类比理论对流场压力进行变换,得到螺旋桨旋转域的面声源与体声源,由此计算整个研究域的噪声分布情况,并对螺旋桨非空泡噪声的指向性进行分析。利用试验值对计算精度进行验证,计算值与试验值对比结果表明,计算方法对螺旋桨非空泡噪声具有较高的预报精度。     

8万总吨邮轮全船及局部结构强度分析

邮轮由于自身结构的特殊性,对其进行结构强度分析十分关键。根据CCS邮轮规范对8万总吨邮轮目标船进行基于包络值分析方法的全船有限元结构强度分析,利用子模型分析方法对典型的特殊空间区域进行局部结构强度分析,同时对典型的阳台开孔结构进行细模强度评估及优化,通过分析、评估及加强保证邮轮整体及局部结构强度安全可靠,为中大型邮轮的结构强度分析及评估提供有益参考。     

基于蒙特卡洛方法的海上搜寻区域确定模型

为了提高海上搜寻与救助的成功率,采用FVCOM模型进行遇难海域表面流场的数值预报,并与实测结果进行比较。采用经验公式法确定不同漂浮物种类风致漂移速度与风速的关系。引入蒙特卡洛方法,通过量化影响漂移的不确定性因素,确定漂浮物位置随时间变化的概率密度函数,并以统计区域作为搜寻区域,编制程序建立搜寻区域确定模型。模型实例验证效果较好,可为搜救工作的开展提供依据。     

大型船舶船体振动与舱室噪声预报

为保证船舶能符合船级社及国际组织对船舶振动与噪声控制的要求,在设计阶段必须对船体进行振动与噪声分析和预报。以某大型船舶为研究对象,采用声固耦合法和附加质量法对其船体振动情况进行计算分析,采用统计能量分析(Statistical Energy Analysis,SEA)法对其舱室噪声进行计算分析。计算结果表明,该方法能较为准确地模拟船体振动与舱室噪声,满足工程预报的要求,对船体振动与舱室噪声预报相关的工作的开展具有较好的参考价值。     

统计能量法在船舶舱室噪声预报中的应用

详细介绍了统计能量法并结合某船模型以统计能量法进行舱室噪声预报及改进设计研究。在某段舱室内分别以加减震器与不加减震器2种工况下噪声的计算结果与统计能量法得出的计算结果进行分析对比,充分验证了统计能量法的预报可行性,得出结论:统计能量分析法可以有效地预报船舶舱室的高频噪声,可以对局部设计的更改和局部减震装置的施加进行有效的仿真,适用设计阶段船舶舱室噪声的预报和结构声学优化计算。本文所得数据也可为今后船舶设计开发提供相关参考依据。     

RANS,DES和LES对螺旋桨流噪声预报的适用性分析

[目的]为研究不同湍流模型在螺旋桨流噪声预报中的适用性,以DTMB 4119螺旋桨为研究对象,对非均匀进流条件下的频域噪声进行数值模拟。[方法]首先,采用RANS方法计算螺旋桨在不同进速下的水动力系数和桨叶表面压力分布,并将仿真值与试验值进行比较,验证流场模拟的准确性;然后,分别将RANS,DES和LES这3种方法得到的脉动压力作为声源,结合声学边界元预报辐射噪声。[结果]计算结果表明,线谱噪声是螺旋桨总噪声的主要贡献者;当预报一阶叶频上的噪声时,3种方法所得结果较为接近,可以采用RANS方法进行快速预报;当预报高阶叶频上的噪声时,采用LES方法预报的结果更加准确。[结论]在噪声预报时可以根据需求选择合适的湍流模拟方法。     

中型豪华邮轮大型舱室单元结构振动特性

豪华邮轮具有系统复杂、舱室单元种类多、密度大、规格高、安装难度大等特点,不仅需要满足基本强度要求,还需要考虑振动、噪声对其舒适性的影响,而局部区域更容易发生有害振动。因此,文章以中型豪华邮轮加宽前与加宽后的大型舱室单元为研究对象,利用有限元软件ABAQUS建立典型客舱区域、大型餐厅区域及特殊功能区域的三维数值模型,并对其进行振动特性分析,保证各区域的固有频率避开风险频率范围。针对2甲尾部餐厅立柱过多的问题,对该区域的立柱进行优化设计,保证餐厅空间的利用率及视觉效果。     

豪华邮轮服务处所噪声测量与降噪方案研究

豪华邮轮服务处所的设备在运行时会产生噪声，给船员身心健康带来不利影响，并降低游客的舒适性。通过声强法对典型服务处所的噪声源开展测量，将其声功率作为舱室噪声预报的输入功率，通过建立舱室的统计能量分析模型，预报服务处所及其邻近舱室的噪声水平。通过改变内装材料的种类和敷设厚度，研究不同内装方案的降噪效果，确定最佳内装方案。研究成果可为豪华邮轮的低噪声设计提供支撑。     

考虑流场影响的破冰船艏部结构响应

建立破冰船破冰场景,基于流固耦合法进行数值仿真计算,分析水域流场对船体的冲击压力变化、流场的速度分布变化和流场的动能变化。将采用流固耦合法得到的计算结果与采用附加质量法得到的计算结果相对比,分析二者在船首的碰撞力大小、损伤变形和局部冰载荷等方面的差异,揭示流场对船-冰碰撞的影响规律。该研究对破冰船结构设计具有一定的参考价值。     

船舶空调通风管路噪声经验预报方法

船舶空调通风管路系统的噪声作为舱室内的主要噪声源,一直以来都受到广泛关注。本文根据声源、管路元件以及目标舱室的顺序依次分析计算,提出一种船舶空调通风管路系统的噪声经验预报方法。该方法把管路中各元件产生的气流再生噪声和噪声衰减量按经验公式分别求解,然后按照元件在管路中的布置顺序,得到管路末端声功率级,最后在目标舱室结合统计房间声学计算得到总声压级。该方法的特点是可以在设计初期对目标舱室内空调通风管路系统产生的噪声进行快速预报,无需管路元件的详细参数以及复杂的建模过程。通过计算某型集装箱船的典型房间内噪声声压级,验证了该方法的工程实用价值。     

螺旋桨离散谱噪声计算研究

在螺旋桨处于非空泡状态时，离散谱噪声是舰艇辐射噪声的主要成分之一。因而对螺旋桨离散谱噪声进行预报控制至关重要。螺旋桨离散谱噪声计算一般是在螺旋桨非定常力计算和声学计算相结合的基础上得到的。非定常力可以采用面元法或升力面方法计算得到。本文对两种方法进行了比较，结果面元法要优于升力面方法。随后的算例采用面元法计算出螺旋桨非定常力后作为FW—H方程的源项进行了螺旋桨离散谱噪声预报，并通过螺旋桨参数变化可得到离散谱噪声变化规律。     

带护套的高速永磁同步电动机转子涡流损耗及其径向分布解析模型

本文提出一种针对带有护套的高速永磁同步电机转子涡流损耗及其径向分布的解析模型.模型基于子域法将护套和永磁体子域径向分域,通过计算每个细分区域产生的涡流损耗进而得到转子涡流损耗的径向分布.为提高模型的计算精度,通过扩散方程和磁导模型分别考虑了涡流反作用和定子开槽的影响.利用该解析模型计算了不同气隙长度,不同护套材料及其厚度对转子涡流损耗的影响.最后采用有限元的方法对解析模型进行验证,证明解析模型的正确性.     

回转体三维绕流场数值计算

提出一种满足主尺度和均衡条件的水滴形潜艇回转体数学描述方法，借助采用k-ε湍流模型和有限体积法来求解RANS方程的方法，对用该数学描述方法生成的一种回转体模型进行了数值模拟计算；采用两层壁面模型，以便在近壁区域采用精细网格来模拟回转体边界层内的流场流动特征。同时，对文献[1]给出的一种回转体模型也进行了数值模拟计算。给出了回转体表面压力系数纵向分布，计算了多种来流速度时不同横剖面处的速度以及表面摩擦阻力系数分布曲线，并与有关文献给出的实测值和计算值进行了比较，证明其分布趋势基本一致，而且与实测值更加接近，从而为水滴形潜艇流场计算和阻力预报提供了一种有效的计算方法。