船舶水下结构噪声数值计算方法研究概况

本文回顾了舰船水下结构噪声数值计算方面的发展,阐述了应用不同的方法和措施计算水下结构辐射噪声的特点和现状,为进一步研究船舶水下结构辐射噪声提供了参考.     

大尺度水下噪声综合试验模型总体方案研究

大尺度水下噪声综合试验模型可用于水下噪声的形成机理、传递规律、预报方法以及相关的振动噪声控制技术的研究与验证。本文对具有整船特征、运动特征、易改装特征、可测量水下辐射噪声的大尺度水下噪声综合试验模型的总体方案做了研究。     

降低电机噪声的方法研究

介绍了电机产生电磁噪声、机械噪声和空气动力学噪声的原因,对电磁噪声、机械噪声和空气动力学噪声进行分析,找出引起噪声的根源以及减少电机噪声的方法。     

基于声模拟理论的水下自由射流场噪声预报

喷水推进器喷注噪声是潜艇重要的水下噪声源.该文旨在研究类似的水下自由射流场噪声机理和预报方法.构造了声模拟理论和CFD方法相结合的算法;详细推导了Lighthill声模拟理论噪声预报的原理;用Reynold 平均法采用κ-ε模型对水下自由射流场进行数值模拟,并以此作为近场声源;随后,运用Lighthill声模拟理论对远场噪声进行预估,并分析自由射流场声辐射机理.     

某型自卸船水下噪声分析

文章介绍了水下噪声的分类以及水下噪声相关环保法规的情况。描述了某型自卸船水下噪声测试的过程以及测试结果,通过和英国劳氏船级社法规相关指标要求的对比,表明本型船水下噪声除了在13 Hz和65 Hz频率段附近高出UNW-L (T2)的要求外,其他频率段均满足指标要求,基于现有法规,本型船可被授予UWN-M的船级符号。     

机械和螺旋桨振动噪声作用下的物探船水下辐射噪声数值预报

探讨了考虑机械噪声和螺旋桨噪声共同作用下物探船水下辐射噪声有效计算方法,采用基于结构有限元-声学边界元的声固耦合模式直接一体化计算水下总辐射噪声级。建立了某物探船整船三维结构有限元模型以及流体声学边界元模型。在船体总振动响应分析基础上,将螺旋桨噪声以点声源的形式与机械振动源同时输入到统一声学环境中求解,对物探船水下辐射噪声进行数值预报,给出了物探船辐射噪声指向特性,并比较了两类噪声源一体化计算方法与直接叠加合成方法在物探船水下辐射噪声计算结果的差异。研究表明,采用机械噪声与螺旋桨噪声直接叠加合成总辐射声级的方法在工程精度上可接受,但一体化计算是更合理的处理方式。     

水下湍射流噪声试验研究

喷水推进器喷注噪声是潜艇重要的水下噪声源.文中旨在对类似的水下自由射流场噪声进行实验测量研究.用压力桶作为混响水池,在其中对扩张喷口、平直喷口、收缩喷口射流在这种压头下辐射噪声功率进行测量,比较其区别并分析水下湍射流噪声特点.     

舷侧阵振动噪声高波数特性分析

舷侧阵是一种安装在水下航行器两舷的声呐基阵.舷侧阵充分利用载体尺度以增大基阵孔径,降低基阵的工作频率,提高基阵的探测性能.舷侧阵直接安装在水下航行器壳体上,振动噪声是其主要的噪声干扰,有效抑制振动噪声是提高舷侧阵探测能力的基础.本文通过实验研究,验证了舷侧阵振动噪声的能量主要集中在高波数区,其峰值位于壳体弯曲波数.在此基础上,建立了舷侧阵振动噪声波数频率谱模型,为舷侧阵振动噪声抑制方法研究提供了模型支持.     

机械和螺旋桨振动噪声作用下的物探船水下辐射噪声数值预报

文章探讨机械噪声与螺旋桨噪声共同作用下的物探船水下辐射噪声有效计算方法,采用基于结构有限元—声学边界元的声固耦合模式对水下总辐射的噪声级进行一体化计算。建立某物探船的整船三维结构有限元模型以及流体声学边界元模型。在船体总振动响应分析基础上,将螺旋桨噪声以点声源的形式与机械振动源同时输入统一声学环境中求解,对物探船水下辐射噪声进行数值预报,给出物探船辐射噪声指向特性,并比较2类噪声源一体化计算方法与直接叠加合成方法对物探船水下辐射噪声计算结果的影响。研究表明,工程精度上可接受机械噪声与螺旋桨噪声直接叠加合成总辐射声级的方法,但一体化计算是更合理的处理方式。     

水下航行器噪声工程预测模型的初步探讨

固定翼飞机和水下航行器在系统工作原理和结构布局上存在众多的类似性,其噪声产生和传播也存在许多共同的特征.本文在借鉴飞机噪声预测研究的基础上,结合水下航行器噪声的一些独有特征,从系统和部件两方面对水下航行器噪声的产生和传播机理进行了分析,在此基础上介绍了水下航行器噪声工程预测模型的构思,并就作者在其中已经开展的一些基础研究进行了概述和介绍,供相关的研究人员讨论和参考.     

舰船辐射噪声特征建模

介绍一种舰船辐射噪声1/3 Oct谱模型建立方法.通过分别对机械噪声、螺旋桨直接辐射噪声及桨轴激励艇体振动噪声的特征规律研究,建立了机械和螺旋桨的额定声压脉动谱模型及桨轴激励艇体响应函数模型.根据机械噪声和螺旋桨噪声同航速的变化关系,得到不同转速下的合成辐射噪声1/3 Oct谱.利用Matlab GUI编写舰船辐射噪声...     

基于舰船1553B总线系统监控测试软件的设计

MIL-STD-1553B总线是一种时分制，命令／响应，集中控制式多路传输的半双工串行数据总线，已被广泛的应用在舰船上。在简单介绍1553B总线系统和消息传输以及字的格式的基础上，讨论了利用仿真／测试卡实现舰船总线系统监控测试软件的设计，此方法不仅能对1553B总线上传输的消息进行监控，还可以对消息源码进行解析。     

舰艇球鼻首金属导流罩的结构声学设计

针对舰艇球鼻首为声呐服务的主要功能,为提高其透声性能,对新型金属双壳导流罩的声学设计进行研究。研究从金属单层板和双层板的透声基本原理开始,通过计算和试验分析双层平板的透声状况,并选取钛合金材料作为新型导流罩的建造材料,用理论公式和有限元建模两种方法计算整体球鼻首的透声状况。为保证真实性能,建造实体模型对其进行了试验验证。通过此项研究验证了这种双壳结构的金属球鼻首导流罩具有良好的透声性能,实验结果满足声呐的工作要求。     

船舶海水系统阀门压差对噪声特性的影响仿真研究

阀门噪声是舰船系统噪声的重要来源.阀门噪声主要包括振动噪声、气蚀噪声以及流噪声.在阀门前后压差较大时,流噪声的影响更为突出.使用CFD技术和声学数值计算方法,分别在阀门前后压差1.8 MPa,1.0 MPa以及0.6 MPa三种工况下进行声学计算,对计算结果进行对比,验证通过降低阀门前后压差来降低阀门噪声的有效性.     

Measurement and computation of the acoustic field in a cavitation tunnel

Sound pressure distribution around a monotone sound source was measured inside a marine propeller cavitation tunnel and compared with the calculated result by a two-dimensional boundary element method. The measured sound pressure distribution showed some peaks due to the reflection effect of the tunnel test section boundary. As the frequency increased, the sound pressure distribution became more complicated, showing more peaks. The tunnel reverberant effect should be taken into account when the noise data measured in the tunnel are converted into full-scale values. In the boundary element method calculation, the boundary condition at the acrylic observation window of the tunnel was examined in detail. The calculated sound pressure distribution pattern in the tunnel transverse section agreed well with the measured distribution when a reasonable boundary condition was adopted. The boundary element method is an effective method for theoretically predicting the acoustic field inside the cavitation tunnel if the precise boundary condition is adopted.     

基于SEA的船舶螺旋桨横振传递路径分析及降噪研究

采用统计能量分析(Statistical Energy Analysis, SEA)对某船螺旋桨轴横振在到舱室中产生的噪声进行了仿真,在图论框架下将SEA系统等效为赋权有向图,求解中高频振动能量传到舱室的主要传递路径。使用偏离算法从赋权图中得到了500条传递权重最大的路径,从而确定螺旋桨振动传递到主机舱和集控室的主要路径。分析结果显示,螺旋桨横振激励主要通过二层甲板的与横舱壁的耦合传递到船首方向的舱室产生噪音,双层底和船壳对振动传递影响较小。在传递路径结构和耦合连接处采取的降噪措施可使集控室的噪声在各频段降低3 dB。     

船舶舱室噪声前期经验预报方法

按照噪声源、传递路径以及目标舱室的顺序依次分析计算提出一种船舶舱室噪声经验预报方法。该方法把设备产生的结构噪声和空气噪声按各自传播路径分别求解,最后在目标舱室结合统计房间声学合成总声压级。该方法可以在设计初期仅有总布置图的情况下进行噪声预报,不需要详细的结构、轮机以及舾装等图纸。通过计算某客货船的典型舱室声压级并和试航实测数据进行比较,验证了该方法的工程实用价值。     

加筋板结构振动声强可视化研究

基于结构声强法研究了加筋板结构振动能量的传输、分布和耗散特性。首先介绍结构声强分量的计算和声强可视化的相关理论,以及系统功率输入和输出的计算公式。在数值算例中,利用有限元法对3种常见的加筋板模型进行了简谐集中力作用下的响应计算,然后通过编制Matlab程序计算结构声强分量,并进行结构噪声源的定位,实现能量传输和衰减的可视化。同时针对不同的加筋形式对能量传递路径的影响也进行了讨论。研究了不同加筋板阻尼器能量耗散特性。最后以舰船平台板架为例揭示了结构声强技术在舰船振动设计中的应用价值。     

均匀流中螺旋桨无空泡噪声数值预报方法验证分析

为了分析敞水螺旋桨噪声性能,以某一螺旋桨为研究对象,采用大涡模拟方法对其敞水水动力性能进行计算,所得结果与试验值误差较小;然后运用基于无限元方法的声学软件Actran对螺旋桨的无空泡噪声进行数值模拟,并对特征点频谱曲线、螺旋桨声压云图、声指向性与衰减特性进行分析,得到单极子噪声特性-径向声压级高于轴向声压级,并且随着距桨中心距离的增大,声压级衰减速度减小,径向与轴向声压级差距缩小;验证数值预报方法的有效性,为船桨一体噪声数值模拟提供参考.     

基于涡声理论的水下射流噪声预报

湍流噪声是潜艇重要的水下噪声源.以水下自由湍射流为例,探讨其噪声机理和预报方法,构造了Powell涡声理论和CFD方法相结合的算法.首先讨论了Powell涡声方程和Howe的涡声方程的解法;作为算例,用CFD软件FLUENT中标准k-ε计算湍射流场,以此作为近场声源;随后,运用Powell涡声和Howe的涡声方程理论对远场噪声谱进行预估,给出了辐射噪声指向性比较,并分析了自由射流场声辐射机理.