不同形状质量块的声学超材料结构隔声特性研究

随着对舰船声隐身性能要求的不断提高,舰船隔声材料不仅要轻质还应具有优良的隔声性能。夹层板结构具有轻质,且在高频段具有良好的隔声性能,但其在中低频段隔声性能不是很理想。薄膜型声学超材料结构具有良好的低频带隔声性能,因此本文将薄膜型声学超材料引入传统蜂窝夹层板结构中,设计新的超材料蜂窝夹层板结构。通过数值方法对不同形状质量块超材料结构的隔声特性进行分析,并探讨蜂窝边框形状、质量块大小以及薄膜预应力对米字形质量块超材料结构隔声特性的影响。     

声学超材料与超表面研究进展

随着声呐技术逐步实现低频探测等特点,声隐身技术的发展面临巨大挑战。声学超材料是一类具备超常物理特性的人工复合材料,可以实现小尺寸结构对大波长(低频)声波传播的抑制。从减隔振、吸隔声以及声目标强度3个方面分析声学超材料的特性,探讨声学超材料用于水下航行器声隐身的前景。与传统材料相比,声学超材料在降低水下航行器低频辐射噪声,牵引新型声隐身技术的发展方面有着广阔的应用前景。     

船用厨余管道包覆材料吸隔声性能试验研究

根据某远洋客船舱室部分厨余管道的案例,试验针对包覆材料和粘接剂研究吸声系数和隔声量在中低频范围内的变化规律,讨论船用厨余管道包覆材料厚度和粘接剂种类选取对吸隔声性能的影响。对比分析发现材料厚度从19 mm提升至25 mm时,吸隔声性能提升最为显著,吸声系数提升约143%,隔声量提升约27%。研究结论为船用厨余管道的安装及材料应用提供一定的技术参考。     

基于SMA的隔声瓦宽频声学优化研究

文章采用分层媒质模型,对双壳背衬下隔声瓦的隔声性能进行了数值计算,借助敷设隔声瓦的加筋水下双壳振动及声辐射模型试验探索其宏观降噪特性。在腔型对隔声瓦声学性能的影响规律分析基础上,针对现有隔声瓦低频声学性能的不足,提出了一种采用形状记忆合金丝作为驱动器的宽频可控隔声瓦。结果表明:宽频可控隔声瓦低频机械激振下声学性能显著提高,同时有效拓宽了工作频带。     

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.     

低温环境对船舶舾装材料声学性能的影响

为探究低温环境对船舶舾装材料声学性能的影响,以敷设铝箔玻璃棉的模拟舱室为研究对象,开展不同温度下模拟舱室隔声性能研究,给出了声源白噪声激励和风机激励下不同温度、湿度梯度模拟舱室隔声性能测试结果。在此基础上,基于统计能量法,以铝箔玻璃棉微观声学性能测试结果为输入参数,开展了模拟舱室隔声效果仿真计算,验证了铝箔对模拟舱室隔声量的影响效果。结果表明,铝箔玻璃棉在低温下的隔声性能优于常温,且隔声效果随频率升高差异更加显著     

力学与声学超材料在船舶工程中的应用研究综述

海洋环境的复杂性以及兵器攻击中强非线性载荷的作用,使得采用常规材料制造的舰船结构难以满足安全性、隐身性、轻量化和舒适性等综合设计指标要求,而超材料凭借其性能的人工可设计性和性能超颖性,成为解决上述工程需求的有效途径之一。总结近10年来超材料在船舶工程中的理论及应用研究现状,围绕船舶抗爆抗冲击、轻量化、承载和减振降噪等几个方面,重点梳理力学超材料和声学超材料的设计方法与应用研究进展。指出船用超材料的大尺度、高效、低成本制造技术是未来船用超材料应用中亟待突破的方向与瓶颈,船用超材料的高承载性、宽频段带隙设计和低频段带隙设计已成为具有潜力的研究热点。     

填充超弹性材料夹层板的抗爆性能研究

夹层板是一种比刚度大、比强度高的结构形式,根据文献将典型加筋板等效为最优夹层板,采用非线性数值方法,对爆炸冲击波作用下方形蜂窝夹层板及填充超弹性材料的方形蜂窝夹层板响应进行数值计算,分析填充超弹性材料夹层对夹层板各部位加速度、速度及位移响应的影响,对比不同爆距下夹层板响应,并分析填充超弹性材料对夹层板吸能的影响。从计算结果可知填充超弹性材料可有效减小爆炸载荷作用下夹层板的响应,减小夹层板面、背板间相对变形。     

填充超弹性材料夹层板的抗爆性能研究

夹层板是一种比刚度大、比强度高的结构形式,根据文献将典型加筋板等效为最优夹层板,采用非线性数值方法,对爆炸冲击波作用下方形蜂窝夹层板及填充超弹性材料的方形蜂窝夹层板响应进行数值计算,分析填充超弹性材料夹层对夹层板各部位加速度、速度及位移响应的影响,对比不同爆距下夹层板响应,并分析填充超弹性材料对夹层板吸能的影响。从计算结果可知填充超弹性材料可有效减小爆炸载荷作用下夹层板的响应,减小夹层板面、背板间相对变形。     

填充超弹性材料夹层板的抗爆性能研究

夹层板是一种比刚度大、比强度高的结构形式,根据文献将典型加筋板等效为最优夹层板,采用非线性数值方法,对爆炸冲击波作用下方形蜂窝夹层板及填充超弹性材料的方形蜂窝夹层板响应进行数值计算,分析填充超弹性材料夹层对夹层板各部位加速度、速度及位移响应的影响,对比不同爆距下夹层板响应,并分析填充超弹性材料对夹层板吸能的影响。从计算结果可知填充超弹性材料可有效减小爆炸载荷作用下夹层板的响应,减小夹层板面、背板间相对变形。     

燃料电池系统膜增湿器传热传质性能研究

对大功率常压燃料电池系统膜增湿器的传热传质性能进行实验研究,确定了影响膜增湿器性能的主要因素,建立膜增湿器传热传质数学模型,仿真研究了这些因素对膜增湿器性能的影响机制.研究表明,降低增湿器操作压力,增大空气流量,提高进气温度有利于提高扩散系数;减小空气流量和降低干空气进口温度有利于降低膜内水含量梯度.     

简支截顶圆锥壳固有振动特性分析及仿真验证

  目的  为了提高结构第1阶总体弯曲模态频率并降低低频范围纵横加筋圆锥壳尾端处的加速度总级,建立纵横加筋圆锥壳振动特性多目标优化设计的数学模型。  方法  采用有限元软件ANSYS对纵横加筋圆锥壳进行参数化建模,分析结构的振动模态以及在纵横加筋圆锥壳尾端施加垂直向下单位集中力情况下结构的响应。以Matlab为平台,使用遗传算法和宽容排序法对纵横加筋圆锥壳振动特性进行多目标优化求解。  结果  结果发现随着宽容度以及目标重量的增大,最优方案结构载荷处的加速度总级减小;单目标优化对于同一个目标值可以有多个方案与之对应。  结论  研究结果可为加筋圆锥壳结构声学设计提供参考。     

Experimental and numerical procedures of a sonar platform with a sound absorption wedge

Experiments involving a sonar platform with a sound absorption wedge were carried out for the purpose of obtaining the low frequency acoustic characteristics. Acoustic characteristics of a sonar platform model with a sound absorption wedge were measured, and the effects of different wedge laid areas on platform acoustic characteristic were tested. Vibration acceleration and self-noise caused by model vibration were measured in four conditions: 0%, 36%, 60%, and 100% of wedge laid area when the sonar platform was under a single frequency excitation force. An experiment was performed to validate a corresponding numerical calculation. The numerical vibration characteristics of platform area were calculated by the finite element method, and self-noise caused by the vibration in it was predicted by an experiential formula. The conclusions prove that the numerical calculation method can partially replace the experimental process for obtaining vibration and sound characteristics.     

高性能扫频干扰标准声源的制作

介绍了一种检测智能型鱼雷的高性能扫频干扰标准声源的制作思路，给出了原理框图，对扫频信号的产生、均衡、放大，以及与换能器的匹配进行了阐述，并给出了具体的测量结果。从测量结果看出，该扫频干扰声源在较宽的工作频带内具有良好的幅频特性和较大的线性动态范围，能够满足很多具体的应用，具有一定的实用价值。     

Dynamic behavior of conveying-fluid pipes with variable wall thickness through circumferential and axial directions

In addition to the traditional hollow circular sections used in marine structures, other hollow sections have attracted the attention of architects and design engineers due to their mechanical characteristics such as torsional rigidity and local strength against impact loading. The purpose of this study is to investigate dynamic response of pipes conveying fluid with variable wall thickness through both circumferential and axial directions. Pipes with variable wall thickness have different flexural rigidities about two different principal axes. This property allows these pipes to be oriented efficiently, meet various design requirements and resist the applied loads. The results of this investigation provide a better insight into the physics and dynamic behavior of non-circular pipes conveying fluid. Two different geometries are studied, (i) the pipe is assumed with a general non-circular cross section with variable wall thickness along the circumferential direction, (ii) both inner and outer boundaries of the pipe cross section are assumed to be circles whereas the wall thickness of the pipe along axial direction is varied with a specified function. The governing differential equations of the problem are derived using Timoshenko beam theory with the effect of shear deformation included in the formulation. The discretization of the problem domain is done using the finite element method. Consequently, a modal analysis is employed to calculate the critical flow velocities of the pipe with clamped-clamped end conditions. The effects of different cross sections on the critical flow velocity are investigated. The importance of Coriolis forces on the presence of coupled-mode flutter and re-stabilization point are also discussed for different values of mass ratio.     

声激励下板柱组合结构水下近场声学特性研究

为研究船舶声纳平台区域的声学环境,基于数值方法研究了声波激励下板柱组合结构的水下近场声学特性,并讨论了声波频率及声波入射角度对板柱组合结构声场的影响.结果表明,板柱组合结构内部的声场分布较为复杂.声波频率较低时,板柱组合结构内部声场分布较为均匀;声波频率逐渐提高时,板柱组合结构内部将逐渐出现明显的声压加强区和减弱区;声波入射角度对声场加强区和减弱区的大小及出现位置也有较大影响.     

不同筋材对复合材料加筋板水中透声性能影响试验研究

针对全息面、低采样率条件下近场声源重建误差较大的问题,提出一种高分辨率、低误差的平面声源表面法向振速重建的深度神经网络框架。

首先,建立用于近场声源重建问题的三维N型卷积神经网络框架（包含预编码器）,通过提取空间声场频域内的特征,以弥补空间信息的稀疏性;然后,提出频域注意力机制,设计包含频域注意力–归一化重建均方误差、亥姆霍兹正则项的损失函数,以自适应增加频域内难训练样本的损失权重,从而提升声源在高频和本征特征区间的重建精度;最后,通过Matlab对COMSOL Multiphysics软件进行二次开发,建立矩形薄板声振模型的训练集和测试集,开展对比验证。

对比结果表明,该方法在验证集上100～2 000 Hz内的平均重建误差仅为4.96%,重建精度明显高于SRCNN和PV-NN。

该研究成果可以降低近场声源重建实船应用中的全息面采样点数量,同时可保证较高的声源面法向振速重建精度。

     

螺旋桨四象限水动力性能数值模拟及应用

在螺旋桨数值模拟领域里,敞水桨四象限(前进中正车、前进中倒车、后退中进车、后退中倒车)的水动力性能研究几乎是空白。本文从桨的几何构建,网格生成,第一、四象限和第二、三象限的不同求解模式及流场特征,第二、三象限推力系数曲线拐点及相应的环流涡,进行了数值模拟和分析。对桨四象限的应用,以制动机动为例进行探讨。     

水下爆炸冲击波的数值模拟研究

为探究水下接触爆炸载荷对大型舰船水下舷侧多舱防护结构毁伤的研究进展,从水下接触爆炸下多舱防护结构载荷特性及结构动响应2个方面综述国内外研究现状。对水下接触爆炸产生的冲击波载荷、复杂边界条件下的气泡载荷及高速破片侵彻液舱引起的冲击波载荷的研究现状进行综述;同时对水下接触爆炸下多舱防护结构的舷侧外板结构（背空板）、液舱结构及夹芯结构的响应研究现状分别进行综述。总结国内外学者对相关问题的研究成果,指出目前研究工作中存在的盲点,提出需要进一步研究和解决的问题,旨在为多舱防护结构的研究、设计和优化工作提供参考。