船舶声学包性能及配置优化设计

[目的]声学包是通过对基体材料、阻尼材料、吸声材料和隔声材料的组合设计,完成预定降噪效果的声学部件,是未来船舶舱室低噪声设计的关键技术。[方法]提出一种声学包性能评估的统计能量数值模型,用于解决船用声学包设计与快速评估问题。建立声学包选型及其在舱室中的配置优化设计模型及数学列式,采用遗传算法求解声学包选型与配置优化问题。[结果]通过实例,验证了所提出模型及设计方法的有效性。[结结论]研究成果对于实现声学包优化设计工作的标准化和程序化,有效减少声学包降噪设计成本具有参考价值。     

基于几何声学的船舶舱室声学设计方法北大核心CSCD

[目的]为了在船舶舱室的众多噪声传递路径中选取最佳噪声控制位置及控制措施,[方法]基于几何声学理论中的声线跟踪法,考虑舱壁声透射的作用,提出声线搜索法。模拟船舶多舱室声场的分布,计算舱室声压。通过搜索目标舱室的供能声线,计算不同位置舱壁对目标舱室噪声的声灵敏度,根据灵敏度计算结果,设计船舶舱室降噪方案,优化舱室中高频噪声。[结果]利用该方法优化典型舱室噪声,噪声降低了7.3 dB。[结论]通过与统计能量法的对比分析,验证该方法可行,可指导船舶舱室降噪精细化设计。     

基于SEA图论法的船舶舱室噪声降噪优化设计

针对详细设计阶段易出现的船舶舱室噪声超标问题,依据噪声控制原理,以振动噪声传递路径为切入点,引入SEA图论法,结合振动噪声能量的主导传递路径对2层平板声腔结构降噪设计参数展开声学灵敏度分析,给出降噪设计指导性建议,为船舶舱室降噪设计提供理论支撑;以某VLCC船声学设计实例,采用SEA图论法结合其噪声超标舱室的能量输入谱,确定其噪声主导传递路径的灵敏度,结合评价指标选取最优降噪方案,成功应用于实船（预报值与实测值吻合良好）。可见,基于SEA图论法的船舶舱室噪声的降噪优化设计具有可行性,为降噪声学指标的定量优化设计提供参考。     

基于几何声学的船舶舱室声学设计方法

[目的]为了在船舶舱室的众多噪声传递路径中选取最佳噪声控制位置及控制措施,[方法]基于几何声学理论中的声线跟踪法,考虑舱壁声透射的作用,提出声线搜索法。模拟船舶多舱室声场的分布,计算舱室声压。通过搜索目标舱室的供能声线,计算不同位置舱壁对目标舱室噪声的声灵敏度,根据灵敏度计算结果,设计船舶舱室降噪方案,优化舱室中高频噪声。[结果]利用该方法优化典型舱室噪声,噪声降低了7.3 dB。[结论]通过与统计能量法的对比分析,验证该方法可行,可指导船舶舱室降噪精细化设计。     

基于有限元—统计能量数值混响室法的声学包设计与优化北大核心CSCD

[目的]为解决传统声学包设计法耗时、耗资高的问题,[方法]利用有限元—统计能量(FE-SEA)数值混响室法在全频段进行声学包的设计与优化。设计空气层声学包及无空气层声学包这2种类型共8种声学包,计算其隔声量。采用遗传算法,以达到最大隔声量值为目标对每一种声学包的材料层厚度进行优化。[结果]研究表明,有空气层存在的声学包的隔声量值较无空气层声学包的高2~6 dB,且与原始设计相比,优化后的声学包的隔声性能得到大幅提高。[结论]所得研究成果对实际工程中船舶声学包设计有重要的指导价值。     

基于统计能量分析的船舶舱室阻尼降噪布置优化北大核心CSCD

[目的]对船舶舱室噪声阻尼控制进行布置优化研究,以提高阻尼减振降噪效果和降低阻尼重量。[方方法]首先,基于SEA理论,对声腔子系统的A计权声压级关于子系统阻尼损耗因子的一阶灵敏度进行理论推导与数值分析。同时,提出阻尼材料的布置数学优化模型并设计优化程序,运用MATLAB对VA One进行二次开发,建立舱室噪声阻尼控制布置优化系统。然后,在此基础上,将阻尼敷设分为5个区域,每个区域的阻尼厚度比为优化变量,以阻尼涂层的总重量为目标函数,以目标舱室的A计权声压级为约束条件,建立实船SEA优化模型并进行布置优化数值研究。[结果]研究结果表明,通过优化程序计算可以得到各区域阻尼敷设的最佳厚度,优化后的阻尼重量可减轻60.4%,有效提高了单位重量阻尼的降噪效果。[结论]该研究成功解决了舱室阻尼降噪的阻尼敷设位置和厚度的选择难题,为阻尼的声学设计提供了可靠的分析方法和指导。     

基于统计能量分析的船舶舱室阻尼降噪布置优化

[目的]对船舶舱室噪声阻尼控制进行布置优化研究,以提高阻尼减振降噪效果和降低阻尼重量。[方方法]首先,基于SEA理论,对声腔子系统的A计权声压级关于子系统阻尼损耗因子的一阶灵敏度进行理论推导与数值分析。同时,提出阻尼材料的布置数学优化模型并设计优化程序,运用MATLAB对VA One进行二次开发,建立舱室噪声阻尼控制布置优化系统。然后,在此基础上,将阻尼敷设分为5个区域,每个区域的阻尼厚度比为优化变量,以阻尼涂层的总重量为目标函数,以目标舱室的A计权声压级为约束条件,建立实船SEA优化模型并进行布置优化数值研究。[结果]研究结果表明,通过优化程序计算可以得到各区域阻尼敷设的最佳厚度,优化后的阻尼重量可减轻60.4%,有效提高了单位重量阻尼的降噪效果。[结论]该研究成功解决了舱室阻尼降噪的阻尼敷设位置和厚度的选择难题,为阻尼的声学设计提供了可靠的分析方法和指导。     

船舶舱室空调通风管路减振降噪方法研究

常规船舶舱室空调通风管路能够完成船舶舱室的通风任务,但受船舶在海水中行驶,时常遭遇不确定性大风影响,管路存在振动频率与噪声较大的不足,为此提出船舶舱室空调通风管路减振降噪方法研究。引入通风管路流体动力学,基于Kip Stephen Thorne振动原理计算,构建减振降噪模型;合理选材提升通风管路材料阻尼性,优化包覆声学材料,实现船舶舱室空调通风管路减振降噪方法的研究。试验数据表明,提出的方法研究较常规方法减振77.24%,降噪81.13%。     

某三维物探船舱室及水下噪声优化设计

为降低船舶舱室及水下噪声,根据相关法规及规范要求,文章以某三维物探船为例,结合舱室及水下噪声传递特点和相关优化设计方法,分别从总体布局、设备选型、机械设备降噪、舱室降噪等方面对该船舱室和水下噪声进行数值预报和局部优化,并与实船舱室及水下噪声测量结果进行对比分析,为同类型船舶舱室及水下噪声预报和控制提供了重要借鉴和指导。     

基于有限元—统计能量数值混响室法的声学包设计与优化

[目的]为解决传统声学包设计法耗时、耗资高的问题,[方法]利用有限元—统计能量(FE-SEA)数值混响室法在全频段进行声学包的设计与优化。设计空气层声学包及无空气层声学包这2种类型共8种声学包,计算其隔声量。采用遗传算法,以达到最大隔声量值为目标对每一种声学包的材料层厚度进行优化。[结果]研究表明,有空气层存在的声学包的隔声量值较无空气层声学包的高2~6 dB,且与原始设计相比,优化后的声学包的隔声性能得到大幅提高。[结论]所得研究成果对实际工程中船舶声学包设计有重要的指导价值。     

深水半潜式钻井平台振动噪声预报全频域方法

应用基于声学有限元法、耦合法和统计能量法的全频域声学分析技术,对大型海洋工程结构——深水半潜式钻井平台进行同一软件环境下的一体化声学建模与计算。分析了该半潜式钻井平台的动力学特性及舱室和环境振动噪声的形成与传播机理,预报了原始设计方案的各舱室的声压级,对舱室和环境噪声进行了评价,提出了合理可行的降噪减振方案。     

豪华客滚船全频段舱室噪声预报及降噪设计

豪华客滚船对于整体性能和舒适性要求较高,但由于船体结构复杂、舱室数量众多、多重噪声激励下,存在噪声预报准确性不足,降噪设计难度大的问题。本文提出一种基于统计能量法（SEA）、有限元-统计能量法（FE-SEA）,有限元法（EFEA）的豪华客滚船全频段噪声预报方法,并结合贡献量分析开展舱室降噪设计。首先,基于统计能量法建立高频声振耦合模型,计算各板子系统模态密度,进行频段划分,进而建立有限元-统计能量分析模型和有限元模型;其次,通过设置损耗因子、耦合损耗因子,确定螺旋桨振动噪声,主机和电机辐射噪声、振动噪声及空调通风噪声等主要噪声源,进行全频段声学分析。最后,根据《船上噪声等级规则》MSC.337(91)噪声标准规范,提出相应降噪方案,并进行贡献量分析。结果表明,该研究成功对船舶舱室进行全频段声学预测,经降噪处理后,舱室噪声值满足规范值要求。     

船舶声学建模和阻尼结构对舱室噪声影响研究

利用基于统计能量分析方法的商用软件AutoSEA2,对船舶结构进行三维声学建模.计算分析表明:在激励源所在舱室敷设阻尼材料,不会明显降低此舱室噪声,但对其它舱室有降噪作用,并且自由阻尼材料比约束阻尼材料效果更好;在非激励源舱室敷设阻尼材料,能起到降噪作用,并且约束阻尼材料比自由阻尼材料效果更好.而后探讨不同声学模型对船舶舱室噪声影响:空气噪声激励对激励所在舱室声腔子系统噪声响应影响显著,结构噪声激励则对远离激励的舱室声腔子系统影响比较明显;加筋板结构对船舶舱室降噪略有作用;船舶舱底是否加载压载油、水,对船舶舱室噪声无明显影响.     

薄板减振降噪的拓扑优化设计方法

本文采用结构拓扑优化均匀化法，研究了一对短边固支薄板减振降噪问题。通过对比加肋、粘敷阻尼和改变拓扑等条件下结构固有频率和声辐射特性的变化，指出采用结构拓扑优化方法对解谐和减振降噪阻尼材料配置的高效性。对船舶声学隐身设计具有指导意义。     

声学材料表面铺层对船舶舱室噪声影响研究

针对船舶舱室噪声控制问题,开展声学材料表面铺层对船舶舱室噪声控制效果的影响研究。首先,基于传递矩阵方法建立声学材料微观声学性能分析模型,分析典型舾装声学材料吸隔声性能参数,并将理论计算结果与阻抗管试验值进行了对比,验证理论分析方法的有效性;其次,基于本文方法开展不同表面铺层对声学材料微观声学性能的影响研究,总结船舶舾装声学材料不同表面铺层吸隔声特性规律。最后,以某船舶实尺度舱室噪声测试值为基准,采用统计能量法探究考虑声学材料表面铺层与否对船舶舱室噪声的影响。研究表明,传递矩阵法可用于船舶舾装声学材料微观声学性能分析,表面铺层的存在将改变声学材料微观声学性能,并进一步影响船舶舱室噪声控制水平。     

船舶舱室噪声总体综合控制技术

舱室空气噪声是船舶居住性的重要指标,直接影响船员的休息以及工作指令的传达。本文首先分析船舶舱室空气噪声的声源以及传递途径特性,掌握舱室空气噪声的来源及特点。然后从总体顶层设计包括舱室布置以及船型优化设计、声源设备选型等以及常规控制手段包括阻尼、隔振、吸隔声等提出了总体综合控制措施。最后,综合考虑总体资源以及经济性等因素,围绕声学指标要求以及船舶声学特点合理选用总体设计控制技术以及常规控制手段,形成船舶舱室空气噪声的总体综合控制技术方案。     

油船舱室噪声预报

以某万吨级油船为目标船,介绍了油船典型舱室噪声分析预报声学有限元（FE）、统计能量（SEA）数值分析理论和方法．并根据IMO规范对所关注舱室的噪声水平进行评价,针对超标的舱室给出减振降噪处理方案。计算考虑了船舶桨、主机、空调及风机等噪声源引起的结构噪声和空气噪声。     

变厚度薄膜型声学超材料单胞的隔声性能数值研究

在船舶舱室中,结构振动引起的噪声有着低频、宽带的特点。常规的低频噪声,其隔声控制受到质量定律的约束,需要更为质密宽厚的材料。而基于一定设计的薄膜型声学超材料是一种单胞在几何尺寸上远小于声波波长的周期性材料,可以在某些低频频段下实现完全隔声。以往研究多讨论了等厚度的薄膜,对表面形状也呈周期性变化的变厚度薄膜研究甚少。本文利用商用有限元软件Ansys和Virtual. Lab Acoustic数值计算变厚度薄膜型声学超材料单胞的工作频率,并模拟单胞的驻波管实验。研究了变厚度薄膜型声学超材料单胞隔声性能随结构参数(包括质量块质量、薄膜厚度以及薄膜张力)的变化规律,为薄膜型声学超材料在船舶降噪方面的设计与应用提供参考依据。     

大深度载人潜水器舱室噪声研究

大深度载人潜水器舱室声学舒适性水平直接影响着潜航员的生理和心理健康,间接危及潜水器安全.本文以某大深度载人潜水器为研究对象,首先分析了载人舱噪声源的构成,并建立舱室噪声仿真计算模型,重点分析舷外设备对舱室噪声的贡献量.结果表明,舷外振动噪声源能够激起较高的舱室噪声,且振动源产生的舱室噪声级更大.本文基于统计能量方法的噪声计算结果与实测值吻合较好,说明本文建立的舱室噪声评估方法有效可行.同时,提出的相关结论能够为大深度载人潜水器舱室噪声控制方案的确定提供支撑.     

基于团队绩效的作战舱室工效评价模型北大核心CSCD

[目的]为了开展多任务作战舱室战位布置设计方案的工效评价研究,[方法]提出一种在设计阶段可实施的布置方案工效预测和评价方法,结合人的模糊认知特性以及多通道资源理论,考虑作战舱室战位间的沟通频率、距离、角度、战位对作战使用的重要隶属度等因素,从通道资源占用或付出努力对工作负荷的影响出发,对通过各因素进行归一化处理后,提出一种基于团队绩效的工效评价理论计算模型。通过开展仿真模拟的团队作业实验,测量团队任务完成时间及完成正确率等指标,并与模型计算的布置方案所支持的团队绩效理论值进行对比分析,[结果]试验结果验证了理论模型的有效性,并能够用于多种作战舱室战位布置设计方案的预测和工效评价。[结论]结果表明该模型可为作战舱室战位布置设计方案的工效评价、优选和优化设计提供一种新的方法与理论基础。