排气消声器壳板在水中的激励振动及抑制措施的研究

放入水中的排气消声器由于其壳板在废气压力波的激励下产生振动而辐射再噪声,从而破坏了消声器性能,严重时可导致消声器完全失效;本文用对比试验的方法证明这一现象;并从机理研究入手,探索了抑制壳板振动的措施;用试验的手段证明了这些抑振措施的作用和效果.     

水下双层圆柱壳全频段声振特性研究

为研究水下双层圆柱壳结构全频段声振特性,基于VA-ONE建立了FE-BEM混合法、FE-SEA混合法及SEA法3种不同的计算模型,进行了不同辐射介质中辐射声功率及外壳振速的计算,并进一步研究了内外壳及肋板厚度、约束条件、激励位置及层间流体对双层圆柱壳声辐射特性的影响;基于FE-BEM混合法研究了圆柱壳结构的声散射特性;研究了肋板在结构振动能量传递中的作用,提出了2种阻尼肋板的减振降噪方案并进行相关仿真分析。结果表明:重流体能够抑制结构的振动,但由于重流体声阻抗较大,结构的辐射声功率变大;结构声散射曲线在某些频率处出现峰值,且峰值频率与结构自身的固有特性有关;阻尼肋板能得到较好的减振降噪效果,工程上建议使用金属聚氨酯阻尼肋板。     

水下双层圆柱壳全频段声振特性研究

为研究水下双层圆柱壳结构全频段声振特性,基于VA-ONE建立了FE-BEM混合法、FE-SEA混合法及SEA法3种不同的计算模型,进行了不同辐射介质中辐射声功率及外壳振速的计算,并进一步研究了内外壳及肋板厚度、约束条件、激励位置及层间流体对双层圆柱壳声辐射特性的影响;基于FE-BEM混合法研究了圆柱壳结构的声散射特性;研究了肋板在结构振动能量传递中的作用,提出了2种阻尼肋板的减振降噪方案并进行相关仿真分析.结果表明:重流体能够抑制结构的振动,但由于重流体声阻抗较大,结构的辐射声功率变大;结构声散射曲线在某些频率处出现峰值,且峰值频率与结构自身的固有特性有关;阻尼肋板能得到较好的减振降噪效果,工程上建议使用金属聚氨酯阻尼肋板.     

分隔板、控制杆及减振器对串联立管涡激振动抑制的试验分析

针对分隔板、控制杆和减振器3种抑振装置对串联立管涡激振动的抑制效果问题,在波流水槽中进行不同间距下串联立管的裸管试验以及抑振管涡激振动试验。试验结果表明,在同一流速条件下,附加抑振装置后立管的振动振幅与裸管相比明显降低,所采用的3种抑振装置可不同程度抑制海洋立管的涡激振动。对于横向振动最优抑制效果来说,控制杆的最优抑制效果最好;对于顺流向振动最优抑制效果来说,分隔板在上游立管中的最优抑制效果最好,控制杆在下游立管中的最优抑制效果最佳。综合比较各间距与振动方向的最优抑制效果,控制杆能够对串联立管横向与顺流向的振动起到不错的抑制效果。     

内、外壳对水下双层圆柱壳声振性能影响分析

用解析法研究了三种壳间连接形式(无连接构件、托板或实肋板连接)的双层圆柱壳的内、外壳振动和声辐射性能的差别,并求出了以内壳为基准的双层壳声振性能的修正值。研究结果表明:内壳对双层壳的振动和声辐射起控制作用,外壳的影响可以用修正值来修正;壳间连接越紧密,外壳的影响越小(修正值越小),即外壳对实肋板连接的双壳体影响最小,对无连接构件的双壳体影响最大。     

船用柴油机进气消声器声学性能研究及改进设计

为提高某船用柴油机进气消声器的消声性能,利用有限元软件LMS virtual lab中声学模块对消声器进行了声学性能仿真研究。分析了消声器的吸声片间距、直径参数,以及吸声片两侧布置穿孔板对传递损失的影响。结果表明:吸声片间距减小2 mm,消声器的传递损失增加约2.5 d B;吸声材料外径增加40 mm,消声器传递损失在大多数频率范围内增加1~2 d B;在吸声片两侧布置穿孔板,消声效果在800~1 600 Hz频率范围内可提高约8 d B,该改进设计方案有利于抑制增压器的噪声源峰值。     

复合材料加筋/夹层板壳声振特性研究进展

复合材料加筋/夹层板壳结构在众多工程领域结构物中已得到广泛应用,研究其声振特性对于指导工程设计具有重要意义。本文对国内外复合材料加筋/夹层板壳结构声振特性的研究进行回顾、梳理和归纳,并探讨各种研究方法的适用性,以及未来的研究趋势。综述结果表明：解析与数值相结合的研究方法兼具灵活性和高效率,是研究声振特性的有效方法,也是重要的发展方向;新材料的应用给研究带来了新变化,增大了结构动力学和声学的设计空间;现有的分析方法可以模拟出结构的任意边界条件而无法还原实际边界条件,因而需要结合试验研究作为支撑。     

简化双层底结构振动传递及抑制特性分析

本文运用波分析法研究了简化双层底结构振动能量传递及抑制特性.通过理论计算,对比了不同阻振质量布置的阻振效果;根据多级阻振质量的局限性,提出阻振质量结合阻尼层的复合抑制措施.使用有限元法建立阻抗边界模拟无反射边界对简化模型进行了数值试验,有限元法与解析法结果基本吻合,验证了理论分析的正确性.研究结果表明,内外底板均以弯曲振动为主,底纵桁发生弯曲或纵向共振时,传递至外底板的振动能量最高;复合抑制措施可以达到甚至超过多级阻振质量的阻振效果,并能有效拓宽隔振频带.这为双层底结构振动抑制提供了理论分析和数值试验基础.     

并联布置立管涡激振动抑制装置试验研究

针对分隔板、控制杆和减振器3种涡激振动抑制装置,在波流水槽中进行不同间距下并联布置立管的裸管试验以及抑振管涡激振动试验研究,对比分析3种抑制装置的抑制效果。试验结果表明:在同一流速条件下,附加抑振装置后立管的振动振幅与裸管相比明显降低,所采用的3种抑振装置在不同程度上均抑制海洋立管的涡激振动;从横向振动最优抑制效果来讲,控制杆的效果最好;从顺流向振动最优抑制效果来讲,控制杆和分隔板的效果好,减振器的效果较弱。综合比较不同工况下各个间距和振动方向的最优抑制效果发现,控制杆的最优抑制效果最好,能够对并联立管横向和顺流向的振动起到很好的抑制效果。     

双层圆柱壳结构减振设计及模型试验研究

为降低双层圆柱壳动力舱结构振动辐射噪声,对双层圆柱壳进行了减振设计和模型试验研究.基于环肋结构增抗原理和模态振动控制理论,提出了非均匀阻抗增强环肋结构形式;为减小双层壳间振动波的传递,将阻振质量和粘弹性夹层引入到实肋板结构设计中,采用波动理论分析了复合阻波特性.联合应用非均匀阻抗增强环肋和复合阻波肋板设计了一种双层壳模型,并开展了空气中两端简支和水下悬浮激振试验;将设计模型测试结果和数值仿真计算结果与基准模型进行了分析比较.结果表明:设计模型较原结构振动明显减弱,具有较好的减振效果,验证了双层壳结构减振设计的有效性.     

周期性阻振质量船体板弯曲振动带隙研究

文章采用有限元法结合布洛赫周期性边界条件,计算了周期性阻振质量船体板的能带结构、本征位移场以及频率响应函数,研究了周期性阻振质量船体板的弯曲振动带隙特性,并进行了试验验证。研究结果表明,阻振质量的引入导致周期性阻振质量船体板的能带结构中弯曲振动带隙的产生,引起了弯曲振动波衰减和振动抑制,通过调节阻振质量的几何参数可以实现船体板弯曲振动带隙的人工主动调控,为船舶与海洋工程结构的振动与噪声控制提供了新的思路。     

复杂加筋的锥−柱组合壳声振相似规律研究

[目的]旨在解决复杂加筋组合壳结构缩尺模型的声振试验结果难以准确换算至原型的难题,分析两者的声振相似规律,为水下复杂加筋壳结构声振缩尺模型的试验研究提供依据.[方法]使用面单元模拟加筋方法构建复杂锥?柱组合壳模型及其缩尺模型,基于有限元?边界元法(FEM-BEM)混合方法,计算模型壳体的声振响应,并结合加筋圆锥壳模型试...     

抗振板壳结构的仿生拓扑优化设计方法

以抗振结构设计为目标,将仿生设计技术应用于板壳结构加强部件的分布设计中,提出了一种简单高效的结构拓扑优化设计方法,以处理具有复杂边界条件的抗振板壳结构的拓扑优化设计.将结构加强部件分布的形成看成和植物根系的成长过程一样,加强部件从给定的"种子"出发,根据一定的成长规则生长、分歧或退化,在体积增量的控制下,形成最优的分布形态.设计结果可作为进一步详细设计的近似优化模型.对一些典型的抗振板壳结构进行了设计,结果表明所提出的方法克服了现有的结构拓扑优化技术的一些局限性,可简单有效地处理复杂结构的设计问题.     

船体壳板撞击破裂后撕裂特征试验和数值模拟研究

为了研究船体壳板撞击破裂后的撕裂特征,开展了变截面撞头准静态压载船体壳板的模型试验和数值模拟。试验记录了壳板变形、破裂和撕裂过程的损伤模式及其完整损伤过程的撞击力-撞深曲线。通过拉伸试验校核,提出了模拟壳板初始破裂和撕裂失效的数值模拟方法。试验和数值模拟结果的对比分析表明：所提数值模拟方法能准确模拟壳板的完整损伤过程;壳板撕裂失效是由裂纹尖端的拉伸作用引起的,且撕裂过程的撞击力与裂纹数目无关;壳板撕裂过程的弯曲和拉伸作用所吸收的能量较大。本文研究工作对船体结构的耐撞性准确评估具有一定指导作用。     

真空排水系统降噪技术

为减小真空排水系统的辐射噪声,依据真空排水管路系统的辐射噪声特性,设计了两级串联式真空管路消声器,分析了消声器的声学传递损失特性,在真空排水管路试验台上对消声器的插入损失和压力损失进行了试验研究.结果 表明,不同工况下真空排水系统的辐射噪声具有相似的频谱特征,两级串联式真空管路消声器能够有效抑制真空排水系统的辐射噪声.     

舰船发动机消声器性能优化研究

未经优化的消声器没有考虑到各腔间连接方式,使气流通道气流快速通过,导致声音分量抑制效果较差,为了避免该问题,提出舰船发动机消声器性能优化研究。依据消声器样机模型,估算消声器容量,并构建消声器样机有限元计算模型,由此得到消声器声学性能参数。在满足消声基本性能基础上,确定消声器腔数;充分考虑消声器发动机受到脉动气流冲击噪声影响,确定各腔长度;为保证气流流动均匀,确定各腔间连接方式及气流通道。由实验结果可知,优化后的消声器声音分量抑制效果良好,实现降低发动机运行噪声的目的。     

楔形首撞击下船体双壳结构的耐撞性研究

船舶遭受其他船船舶撞击会引起严重的后果,典型撞击船船首形式有球鼻首和楔形首,而目前对楔形首撞击下船体结构的耐撞性研究涉及较少。此外,双壳船体结构形式可提升船舶的碰撞安全性。因此,本文开展楔形首撞击下船体双壳结构的耐撞性研究。设计了双壳结构模型试件和楔形首撞头,开展了准静态压载试验。同时开展数值模拟,准确模拟了双壳结构完整损伤过程的撞击力-撞深曲线和最终破坏形式。研究结果表明:楔形首撞击下双壳结构外壳板和内壳板的损伤模式有区别;与内壳板相比,外壳板因撕裂作用能吸收更多的能量;外壳板与隔板间的耦合作用较小。本文研究成果可为船体双壳结构的耐撞性设计和评估提供技术支持。     

不同流场中双层圆柱壳层间声振传递特性研究

采用解析法研究了不同流场中双层圆柱壳层间声振传递特性。壳体的振动用Flügge壳体方程描述,将加强构件等价为对内外壳体的支持力,最后求解双壳体声—流体—结构耦合方程,计算结果用表面振动均方速度级、辐射声功率和辐射效率的形式表示。在数值分析部分,讨论了有限长双层圆柱壳壳间连接形式的变化、壳间及外部流场的变化对其声辐射性能的影响,得到结论是在中低频段,当内壳受激振动,通过外壳向外场辐射噪声时,其主要通道为连接内外壳壳体的实肋板,其次才是环形流场中的流体介质。     

双层壳体船舶动力舱结构声学设计优化

针对降低双层壳船舶动力舱辐射噪声的需求,对动力舱进行结构声学设计优化。基于结构阻抗增强原理,通过升高肋骨腹板和增加质量抗来增大双层壳结构低阶机械阻抗,并根据壳体优势模态对肋骨尺寸进行优化;为衰减振动波在壳间的传递,引入复合阻波技术,采用阻振质量与粘弹性材料相结合的方法对壳间肋板进行设计;利用FEM/BEM法对动力舱设计前、后振动声辐射性能进行数值计算分析,并开展双层壳模型振动试验。结果表明:应用非均匀阻抗增强环肋和复合阻波技术能有效降低双层壳体船舶动力舱的振动水平和辐射噪声;设计的动力舱具有良好的减振降噪效果,振动水平明显降低,辐射噪声有效减小,是一个性能较好的弱辐射体。     

汽车排气消声器声学性能仿真研究

基于三维声波波动方程的有限元软件LMS Virtual．lab Acoustics,采用两种不同的研究方法获得了消声器的传递损失,第1种方法是采用定义入口单位质点振速的方法;第2种方法是采用AML（ Automatically Matched Layer ）技术直接计算声功率的方法．结果表明两种方法计算出来的结果高度一致,且第2种方法计算步骤简单、计算速度快,对于大截面管路消声器也同样适用．相对传统的传递矩阵法和依靠经验的方法,用三维声学有限元法,在计算速度上有很大的提高,并且有效地减少了基于一维平面波理论所产生的消声器传递损失计算误差．最后利用第2种方法,研究了基于气流速度影响的消声器出口辐射噪声,并建立了其插入损失的有限元计算模型．