加压声学覆盖层声学性能测试——声阻抗方法（英文）

文章建立了一种基于声阻抗传递矩阵方法的加压声学覆盖层声学性能测试方法。测量得到的声阻抗矩阵用于计算声学覆盖层吸声系数与隔声量。对声阻抗测试装置包括声管、声源、背衬和水听器布置等进行了详细介绍。通过测量均匀材料样品声阻抗对测试装置进行了验证,通过测试声学覆盖层样品计算吸声系数与隔声量,并与理论计算结果进行对比,对声阻抗方法进行了试验验证。     

静水压下声学覆盖层声阻抗研究

采用有限元方法计算静水压作用下声学覆盖层空腔的受压变形,采用多层均匀分布厚壁圆柱筒体的薄层来模拟声学覆盖层内复杂的空腔,用传递函数法推导多层介质的声传播矩阵列式。进一步结合实验所得不同静水压下声学覆盖层的材料特性参数,建立静水压作用下声学覆盖层声阻抗的求解方法。通过与某型声学覆盖层试验结果的比对分析,验证了本文所述计算方法的正确性。在此基础上,分析了静水压对声学覆盖层声阻抗的影响。     

船舶舾装复合结构声学性能分析方法及应用

针对船舶典型舾装复合结构,基于传递矩阵法构建声学性能分析模型,建立舾装复合结构隔声量及吸声系数分析方法,并通过声学试验验证了分析方法的可靠性。在此基础上,以某型水面舰船为例,探究了舾装复合结构对舱室噪声的影响规律。结果表明:基于传递矩阵法计算船舶舾装复合结构声学性能有效可行;敷设舾装复合结构后报务室和集控室降噪效果明显,分别达到2.2 dBA和2.5 dBA。     

基于COMSOL多层材料吸声覆盖层的吸声特性分析

针对圆柱形空腔吸声覆盖层低频吸声性能比较差,建立多层材料圆柱形空腔结构覆盖层的COMSOL有限元模型,通过采用波导有限元-传递矩阵法对有限元模型的验证并对其进行吸声特性数值仿真分析。结果表明:理论计算与数值仿真的曲线趋势大致吻合则该有限元模型有效;多层材料吸声覆盖层低频吸声特性明显优于单层材料吸声覆盖层,并且采用不同穿孔率、损耗因子、杨氏模量等参数的变化分析了各种参数的变化对吸声系数曲线的影响,为下一步的声学优化提供了具体指导。     

基于COMSOL多层材料吸声覆盖层的吸声特性分析

针对圆柱形空腔吸声覆盖层低频吸声性能比较差,建立多层材料圆柱形空腔结构覆盖层的COMSOL有限元模型,通过采用波导有限元-传递矩阵法对有限元模型的验证并对其进行吸声特性数值仿真分析。结果表明：理论计算与数值仿真的曲线趋势大致吻合则该有限元模型有效;多层材料吸声覆盖层低频吸声特性明显优于单层材料吸声覆盖层,并且采用不同穿孔率、损耗因子、杨氏模量等参数的变化分析了各种参数的变化对吸声系数曲线的影响,为下一步的声学优化提供了具体指导。     

内覆防水吸声层的海水消声器声学性能计算

对内部进行了防水吸声处理的海水消声器进行了声学计算,提出了分析此类问题的数值仿真方法：首先运用分层媒质理论对含空腔防水吸声层的声学性能进行计算,利用ANSYS建立海水消声器的三维有限元模型,导入SYSNOISE软件中并将防水吸声层的吸声系数及表面声阻抗作为边界阻抗计算消声器内部声场的声压分布以及传递损失。对某内覆防水吸声层的海水消声器的声学特性进行了数值计算和分析,研究结果对提高含防水吸声结构海水消声器的降噪效果具有重要意义。     

水介质中复合材料壳板结构的声学设计

将复合材料壳板代替钢质壳板，建立了复合材料壳板结构的水中声学计算模型。从水声波动学方程出发，推导了不同终端边界条件下的传递矩阵、声反射系数和吸声系数，并通过试验研究证明了运用传递矩阵法进行声学设计的可靠性；考虑表层阻抗，吸声层厚度、损耗因子，及水层厚度的影响，应用数值方法对水中复合材料壳板结构进行了声学设计，分析了各参数对结构反射系数和吸声系数的影响规律。     

复合腔型声学覆盖层声学性能研究

基于三维有限元法建立了实际艇体结构中双层圆柱壳体背衬的计算模型.通过单一腔型声学覆盖层的数值试验验证了本文算法的有效性.在此基础上计算了复合腔型声学覆盖层的声学性能,分析了空腔耦合作用对声学覆盖层声学特性的影响.然后将复合腔型声学覆盖层应用于双壳动力舱段,通过模型试验验证了其在艇体结构中的降噪效果.     

斜入射下水中隐身夹芯复合材料壳板结构声学设计

建立了二维空间声波斜入射条件下水中隐身夹芯复合材料结构的声学模型;从水声波动方程出发,推导了斜入射下水中隐身夹芯复合材料壳板结构的声传递矩阵,及终端自由边界条件下的声反射系数和吸声系数表达式;对水中目标的隐身夹芯壳板结构声学系统进行了垂直入射声学试验,试验结果与传递矩阵法数值计算吻合较好;对试验声学系统进行了斜入射下声学性能数值计算,分析了入射角对反射系数和吸声系数的影响;考虑斜入射下夹芯层厚度、密度、损耗因子、及水层厚度等对水中目标隐身壳板结构反射系数和吸声系数的影响,应用数值方法对水中隐身夹芯复合材料壳板结构进行了声学设计;考虑吸声夹芯层总厚度一定,对梯度阻抗夹芯进行了声学设计,分析了梯度夹芯层材料参数和几何参数对隐身结构声学性能的影响。结果表明:水中隐身夹芯复合材料壳板结构实现了承载和隐身的一体化,具有较好的声隐身效果。     

基于复合阻尼的声学覆盖层吸声效率计算

为了提高声学覆盖层的仿真精度,改进原有的计算参数模型.基于集总参数法和传递矩阵法,提出声学覆盖层的一维等效模型.结合有限元法对声学覆盖层计算,计算结果表明,阻尼对吸声效率有显著作用,不同类型阻尼对吸声作用不同,结构阻尼主要影响低频区,粘性阻尼主要影响高频段.根据橡胶材料特性,结合数值计算的结果,提出一种计权的复合阻尼模...     

组合波阻技术的波动力响应矩阵分析法及其特性研究

基于有限元思想,综合运用波分析法和阻抗法,提出了波阻元件阻抑结构声传递的波动力响应矩阵分析法。将结构离散为多个波导单元和波阻单元,根据连接节点的位移连续,力与力矩平衡,建立附加波阻元件的结构连接广义波动力响应平衡方程,推导出波单元波动力响应特征矩阵及波阻元件附加波动响应特征矩阵,并代入波动力响应平衡方程求解得到波单元的振动幅值,从而求得传递效率与损失。运用该方法对阻振质量,粘弹性夹层以及动力吸振器的波阻特性进行了数值分析。最后,重点分析了组合波阻技术的波阻特性。研究表明,根据不同类型波阻元件的波阻特性,进行科学的组合与优化布置,并选择合理的设计参数,能显著提高组合波阻元件的阻抑效果。以上研究为组合波阻元件的声学设计提供了分析方法及新的控制策略,在舰船等结构减振降噪中具有重要的理论意义与工程应用价值。     

Calculation method of underwater acoustic and vibration response of cabin segment based on onshore vibration test北大核心CSCD

[Objective]This paper proposes a method for calculating the acoustic and vibration response of underwater cylindrical shell structures based on land-based vibration test results.[Methods]An axisymmetric boundary element method (BEM) is introduced to describe the radiation acoustic field of the shell. The relationship of acoustic pressure at the nodal point of the generatrix with velocity is obtained by solving the numerical solution of the boundary element integral equation, then the acoustic radiation impedance matrix of the outer surface of the shell and acoustic transfer vector (ATV) are constructed. Based on the assumption that the low-order vibration mode of an underwater cylindrical shell is the same as that of an onshore cylindrical shell, combined with the modes and acoustic radiation impedance matrix of an onshore cylindrical shell, the modal added mass and damping are calculated. [Results]The natural frequency calculation formula of the underwater cylindrical shell is established on the basis of the onshore mode, and the calculation method of underwater vibration response and acoustic radiation characteristics with the vibration response in air as input is obtained based on mode superposition method.[Conclusion ] The numerical results of a typical cylindrical shell with internal structure show that the method meets the engineering accuracy requirements. © 2023 Chinese Journal of Ship Research. All rights reserved.     

气幕的声插入损失模型分析及结构参数逆算

对于一定厚度的水中气幕和声边界条件,通过气幕声反射和声透射理论模型的推导,构建了考虑多体多次散射情况的气幕声插入损失计算模型,并采用与气幕实测谱在频域相比较的方法,实现了用气幕实验数据逆算气幕实际结构参数和数值求解气幕实际声插入损失.     

高分子水声吸声材料的研究进展

新型水声吸声材料的研究正向着耐压、宽频及高效吸收的方向发展。高分子材料具有高阻尼损耗特性,对入射声波能有效地吸收,且易于进行分子结构设计和成型加工,是符合要求的首选材料。本文结合近年来高分子材料的微观结构与水声吸声性能的研究,从吸声机理和材料设计的角度,讨论高分子水声吸声材料的研究与应用现状,并展望其研究前景。     

声学覆盖层对锥柱组合结构水下振动噪声的影响

基于统计能量法研究声学覆盖层对锥柱组合结构水下振动噪声的影响.研究结果表明,覆盖层敷设方式、结构损耗因子对声学覆盖层抑振降噪效果有较大影响,当声学覆盖层敷设在结构振动主导传递途径中时,其对传递途径下游结构的抑振效果较为明显,而对振源及传递途径上游结构的振动影响不大,且其抑振降噪效果随敷设密度的增加而增大;损耗因子较小时,声能将从未敷设区域“泄漏”出来,出现“声泄漏”现象,导致声学覆盖层降噪效果下降;随着损耗因子的不断增大,“声泄漏”现象逐渐得到缓解,但声学覆盖层抑振降噪效果有所下降.     

水下扁平阻抗结构衍射声场建模与计算

运用一致性几何衍射理论对水下扁平阻抗结构的衍射声场计算进行了理论建模与分析,并通过数值仿真讨论分析了水下扁平结构衍射声场分布与不同衍射类型、收发方式、结构表面阻抗特性、入射声波性质等几何特性和声学特性间的影响关系.其中,首次考虑了尖端衍射贡献影响,并重点分析了尖端衍射和结构表面阻抗特性在不同条件下对总的衍射声场作用规律和影响程度等.最后为验证上述理论模型和计算方法的正确性和可靠性,还与水下钢板散射声场分布实验测试结果进行了对比分析.研究结果表明:(1)考虑尖端衍射贡献影响使得上述模型更加完整,计算精度得到有效提高,且尖端衍射影响程度与入射声波频率、收发张角、结构表面阻抗特性以及声源、接收场点和结构的空间相对几何位置等因素有关;(2)结构两侧表面阻抗特性的影响规律和程度存在差异.其中,面向声源一侧的结构表面复反射系数幅值和背向声源一侧结构表面的复反射系数相角对结构衍射声场分布强度的影响尤为明显.这些对水下目标强度估计、自由场材料声学测试和衍射效应抑制技术研究等具有理论指导意义和工程应用价值.     

夹芯复合材料在潜艇声隐身结构中的应用及其相关技术研究

潜艇的声隐身问题一直是研究的热点，各种新的声学材料和结构不断涌现。首先对复合材料在潜艇声隐身结构中的应用情况进行了分析，对其材料、结构形式、作用效果等方面进行了详细阐述，提出了夹芯吸声复合材料作为水下声隐身结构的发展趋势。然后利用数值计算的方法，对夹芯复合材料的声学性能进行了分析，得到了夹芯复合材料各层材料参数，如厚度、声特性阻抗和损耗等对声学性能的影响规律。最后，评估了典型局部结构壳板应用夹芯复合材料后的力学性能和声隐身性能。结果表明，潜艇非耐压结构的壳板采用夹芯复合材料可以满足结构的力学要求，与钢结构相比声隐身能力得到提高。     

有限水深下舱段模型水下声辐射圆柱形阵列测量研究

在水面舰艇的研发阶段,随着对其声隐身性能指标的提高,一般采用数值仿真或者舱段模型试验来考核并优化其声学设计。对于舰艇水下声辐射预报方法,也会利用舱段模型试验来验证。考虑试验成本、操作便利性和背景噪声等因素,一般将舱段模型放置在露天水池进行水下辐射噪声测量,因此开展舱段模型在有限水深露天水池的水下声辐射测量研究非常有必要。为了分析有限水深露天水池中舱段模型水下辐射噪声圆柱形阵列测量方案的合理性,本文对在2种水域模型的封闭半圆筒结构水下声辐射进行数值仿真,并对小水线面双体船缩比模型进行了露天水池试验和噪声估算。分析计算和实测结果,验证了有限水深露天水池中舱段模型水下辐射噪声圆柱形阵列测量方案的合理性。该研究成果对于露天水池中舱段模型水下辐射噪声测量试验具有指导意义。