实船设备结构振动和水声声强测试分析及噪声源的判别

通过对船上设备和船体的振动、近远场水噪声声压以及主机舱左舷外水声声强分布的测量和对振动与声的相干分析，判断主、辅机激振的耦合对产生声的影响。通过近场声强分布，分析结构和声场耦合、能量交换和有效辐射。提出用声强分布计算频带内噪声辐射声功率占总声功率的比例，结合主、辅机振动谱综合分析方法，实现噪声主要激振源的判断。     

基于声学无限元法的加筋圆柱壳声振特性研究

以无限长圆柱壳体为研究对象,基于声学无限元法利用数值计算方法对其结构外声场进行分析,对加筋圆柱壳的振动和远场水下噪声特性进行研究,讨论外壳厚度、内壳厚度、托板厚度、型材尺寸等结构参数对壳体表面振动均方加速度级及远场辐射声压级的影响。结果表明:改变外壳厚度参数对其表面振动均方加速度级及远场辐射声压级影响最大。     

基于映射声无限元法柱壳振动声辐射特性分析

基于径向形函数可任意变阶的映射声无限元法,对加筋双层圆柱壳的振动声辐射特性进行分析.取无限长圆柱壳体为研究对象,基于映射声无限元法,通过数值计算法对其辐射声场进行研究分析;并将其数值结果与解析解进行对比分析,结果显示二者吻合较好,验证了本文方法的可行性,同时发现此方法具有计算精度好、效率高等优点.在此研究基础上,基于映射变阶声无限元法,对加筋双层圆柱壳的内壳振动特性和远场声辐射特性进行分析,分别讨论内外壳厚度、型材尺寸和托板厚度对加筋双层圆柱壳内壳体表面振动均方加速度级及远场辐射声压级的影响,其分析结果表明,内壳厚度结构参数对其内表面振动均方加速度级及远场辐射声压级的影响最明显.     

舰船水下声辐射的近似计算方法

本文从完整的结构与水中声辐射理论公式出发，根据工程实际情况逐步简化推导了船舶结构振动与声辐射的近似计算公式，试验结果与计算结果比较表明，这些近似公式准确度较高。     

将“振动”作为设计隐身平台的工具

设计师必须在不牺牲作战平台的基本功能，即武器运输的前提下，设法均衡满足改善平台隐身性时的各项有冲突的要求。技术进步带来了性能更佳的传感器，因此延迟发现和隐蔽是作战原则的基本要素。隐身可划分为声隐身和非声隐身。声隐身涉及到辐射噪声（由机械、螺旋桨或水动力引起）、声目标强度等，而非声隐身包括雷达特征信号、电场辐射信号（ELFE）、红外特征信号、光信号、磁特征信号等的隐身。机械的振动级可以作为设计工具。了解不同机械及其在不同栽荷条件下，采取不同安装方案时的各种振动特性，有助于判断辐射噪声可进一步降低的范围。把问题解决在源头历来是处理问题的最佳方案。即将焦点集中于振动产生的机理，其次才是传输路径。包括基座、支撑结构、管路、波纹管、减振架等在内的传输路径在降低辐射噪声中逐渐变得重要。监测振动级并产生方向相反，大小相同的振动是降低振动的新兴技术。本文讨论了上述方法和将振动作为海军作战平台设计师工具的实践应用。     

基于声全息法的水下复杂圆柱壳体远场辐射声场计算及试验验证

针对水下圆柱壳体结构,采用声全息技术建立了由近场声预报远场辐射噪声的方法.在波数域内对近场声与远场辐射噪声的关系展开分析,建立了结合近场声信息提高远场辐射噪声特征分析及评估精度的工程实用化方法.通过加肋圆柱壳的算例验证了方法的正确性,为方法的实际应用提供理论指导.结合模型试验的结果对方法进行了进一步的对比验证.     

水中有限长圆柱壳体辐射声场特性

理论研究有源点激励时水中有限长圆柱壳体辐射声场特性。根据圆柱壳体耦合振动理论,推导有源点激励时水中有限长圆柱壳体振动速度与辐射声压计算式,计算并分析有源点激励时水中有限长圆柱壳体振动速度分布特征、声辐射近场和远场特性。研究结果表明:随着结构阻尼增大,圆柱壳体振动能量与声辐射能量向激励点处集中,且频率越高,这种集中效应越显著。在声辐射近场,声压衰减较快,其分布规律与壳体振动分布规律相近;在声辐射远场,声压衰减规律近似为球面波衰减,声压分布具有一定指向性,且激励力作用方向为声辐射主要方向。     

内部含基座的加筋双层壳振动与声辐射计算

研究内部含基座的加筋双层壳振动声辐射问题。壳体的振动方程用Fltigge壳体理论描述，壳体与基座结构通过接触面上离散的节点耦合，基座对壳体的振动传递力用有限元方法计算，然后将其引入壳体振动方程，最后求解双壳体声一流体一结构耦合方程，计算结果用辐射声功率和表面振动均方速度级的形式表示。结果表明：基座降低了壳体的振动及声辐射，增加基座面板厚度以及基座长度均能有效降低壳体的辐射噪声，这对水下结构的减振降噪设计具有重要的指导意义。     

环肋、舱壁和纵骨加强的无限长圆柱壳在水下的声辐射特性

本文建立了有环肋、舱壁和纵骨的无限长圆柱壳在水下声辐射的一般的计算模型,利用Fourier变换和模态展开法导出了圆柱壳振动响应和辐射声压在波数域的计算公式,并由稳相法得到了远场辐射声压的解析公式,分析了纵骨、舱壁和阻尼等因素对声辐射的影响,为准确计算双层圆柱壳在水下的振动和声辐射特性奠定了基础.     

粘性流体通过二维振荡圆柱的声辐射研究

本文建立了一个低马赫数下的求解远场声密度的数值模型,该模型利用Navier-Stokes方程计算二维粘性流体通过固定/弹性支撑圆柱的流场,利用Lighthill声比拟理论计算该流场产生的水动力噪声.文中仔细地给出了远场二维声辐射的公式.利用这些公式分别讨论了不同雷诺数下(Re<200和Re>5000)固定/弹性支撑圆柱绕流的声辐射.     

运用代理模型方法预测潜艇结构模型的振动声辐射

基于Kriging模型和最优对称拉丁超立方体抽样方法,以简化的水下潜艇结构模型为例建立水下相对复杂结构振动声辐射计算的代理模型,可对水下潜艇结构模型进行共振频率和声功率级的预测。建立的代理模型可以在整个设计变量尺寸范围内对模型的振动声辐射进行实时预测。由计算结果得出,使用基于Kriging方法的代理模型能较准确地完成固有频率和声功率级的预测。所建立的代理模型能快速、准确地预报在整个设计变量尺寸范围内潜艇结构模型的振动声辐射。     

运用代理模型方法预测潜艇结构模型的振动声辐射

基于Kriging模型和最优对称拉丁超立方体抽样方法,以简化的水下潜艇结构模型为例建立水下相对复杂结构振动声辐射计算的代理模型,可对水下潜艇结构模型进行共振频率和声功率级的预测。建立的代理模型可以在整个设计变量尺寸范围内对模型的振动声辐射进行实时预测。由计算结果得出,使用基于Kriging方法的代理模型能较准确地完成固有频率和声功率级的预测。所建立的代理模型能快速、准确地预报在整个设计变量尺寸范围内潜艇结构模型的振动声辐射。     

结构体振动及水下声场理论研究

针对水下复杂结构表面振动及其辐射噪声问题,以矩形平板为模型,结合格林函数法和Helmholtz微分方程及其边界条件,详细推导结构体表面法向振动速度和远场声压响应的表达公式,证明表面各点振动与辐射声场之间的内在联系。根据结构振动模态的叠加特性,从数学分析角度证明其与声场分布模态之间的对应关系;基于极小范数解理论,讨论声场的重构,并对其进行验证。     

内部含基座的加筋双层壳振动与声辐射计算

研究内部含基座的加筋双层壳振动声辐射问题.壳体的振动方程用Flügge壳体理论描述,壳体与基座结构通过接触面上离散的节点耦合,基座对壳体的振动传递力用有限元方法计算,然后将其引入壳体振动方程,最后求解双壳体声-流体-结构耦合方程,计算结果用辐射声功率和表面振动均方速度级的形式表示.结果表明:基座降低了壳体的振动及声辐射,增加基座面板厚度以及基座长度均能有效降低壳体的辐射噪声,这对水下结构的减振降噪设计具有重要的指导意义.     

电磁力激励水下有限长圆柱壳体振动噪声特征

针对亲水电机电磁噪声计算与评估的问题,研究了在电磁力作用下和考虑水声负载时有限长圆柱壳体的振动与噪声特性,给出振动、远场声压以及辐射效率的计算公式,并通过数值验证,两者吻合良好。当厚径比较小时,水声负载对于结构的振动与声辐射有很大影响,当h/a≥0.1时,在非共振区域,水声负载的影响可以忽略。ka值较小时,0阶电磁力波作用下的远场声场近似为球面波。这也是电机尺寸小时,可以当作球体计算辐射声功率的主要原因。不同阶数力波的声辐射效率,开始时随着ka的增大而增大,到一定值时趋于平稳。高阶的电磁力波,如超过4阶的,在较大ka值也能产生大的辐射噪声。     

有限长双层壳体声辐射理论及数值分析

研究流场中有限长加筋双层圆柱壳受径向点激励的振动和声辐射性能。壳体的振动用Fluegge壳体方程描述，将加强构件等价为对内外壳体的支持力，采用Helmholtz波动方程、壳体表面的边界条件和傅氏变换方法求解声压的表达式，然后将其引入壳体振动方程，最后求解双层壳体声-流体-结构耦合方程，计算结果用辐射声功率、表面振动均方速度级和辐射效率的形式表示。讨论了有限长单、双层壳体声辐射性能的差别以及双层壳体壳间连接形式和实肋板参数的变化对其声辐射性能的影响，得出结论：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。     

利用船舶结构进行水下测绘辐射噪声预报

船舶结构的水下测绘辐射噪声预报是海洋资源探测中的关键问题。本文首先建立了船体的有限元模型,然后在此基础上进行振动模态的分析,并通过实验对低频声辐射和中高频声辐射特性进行了对比分析,实验结果表明,低频对于船舶结构的水下测绘辐射噪声影响较大,随着频率的增大,辐射噪声会急剧下降。在今后将对减振降噪的措施和效果评估做进一步研究。     

螺旋桨脉动压力及噪声特性的数值模拟研究

采用LES方法结合FW-H声学模型计算分析了螺旋桨的近场脉动压力和远场声辐射特性。近场脉动压力分析结果表明:脉动压力频谱特性在桨盘面和桨轴方向存在差异,脉动压力幅值随着距离增大迅速衰减;若要得到螺旋桨远场辐射噪声,声压接收点的位置需至少距离螺旋桨10倍直径。远场噪声指向性分析结果发现:声压总级在桨轴纵向平面呈现椭圆形分布,轴向总声级比盘面周向大。此外,噪声频谱特性的分析结果发现,桨盘面和桨轴方向声辐射频率特性也存在差异。     

螺旋桨脉动压力及噪声特性的数值模拟研究

采用LES方法结合FW-H声学模型计算分析了螺旋桨的近场脉动压力和远场声辐射特性.近场脉动压力分析结果表明:脉动压力频谱特性在桨盘面和桨轴方向存在差异,脉动压力幅值随着距离增大迅速衰减;若要得到螺旋桨远场辐射噪声,声压接收点的位置需至少距离螺旋桨10倍直径.远场噪声指向性分析结果发现:声压总级在桨轴纵向平面呈现椭圆形分布,轴向总声级比盘面周向大.此外,噪声频谱特性的分析结果发现,桨盘面和桨轴方向声辐射频率特性也存在差异.     

螺旋桨脉动压力激励艉部结构引起的辐射噪声计算方法

本文根据水面船舶艉部结构的特点建立了螺旋桨脉动压力激励艉部结构的声辐射模型,推导了该模型的声辐射计算公式.并对典型船舶结构在四叶桨脉动压力作用下的辐射声进行数值计算,获得其远场辐射声.