用边界单元法计算任意振动物体的辐射声场

本文运用边界单元法求解任意振动物体的辐射声场，理论计算表明，数值解和解析解相符良好。本方法为预测振动物体的辐射声场和现场分析机器的辐射特性提供了一种有效的方法。     

欠定盲分离方法预报水下双层圆柱壳辐射声场

水下双层加筋圆柱壳振动和辐射声场的预估对其噪声控制具有重要意义.以此为出发点,基于双层加筋圆柱壳干模态叠加原理,运用欠定盲分离方法,实现了有限数目测点预报结构振动和辐射声场的目的,并用数值方法对预报结果的有效性进行了验证.结果表明,欠定盲分离方法可以对水下双层加筋圆柱壳辐射声场进行预报,并且该预报方法对测点的位置、选取的模态阶数没有严格的要求,所需要的测点数目也较少,有很好的适用性.     

多源激励水下复杂壳体结构振动与辐射声场试验研究

设计了一个接近实际情况的多舱段复杂壳体模型,安装小型机械设备,分别进行了单台设备激励与多台设备同时激励的水下复杂壳体振动与声辐射试验;试验结果表明,多源激励下水中复杂壳体的结构响应、辐射声场近似为单源激励下结构响应、辐射声场的非相干叠加.然后从结构声辐射理论上推导了激励源与结构响应、辐射声场之间的传递关系,并以两个源激励为例分析了非相干叠加引起的误差,从而解释了多源激励下结构响应、辐射声场近似为单源激励下结构响应、辐射声场非相干叠加的合理性.这些研究表明,非相干叠加方法可推广应用于水下复杂壳体在多源激励情况下的振动与声场计算,对指导工程设计具有重要价值.     

浅海水下声源辐射声场

目前,我国大部分声学测试试验在浅海海域进行,浅海声波导的多途效应、声速梯度的变化对声传播产生直接的影响。通过射线声学模型对不同频率的声源在浅海等声速梯度和温跃层声速梯度环境下辐射声场和声传播衰减特性进行仿真研究,给出声场分布图和传播损失变化曲线图,得到声场分布和传播损失随声源频率的变化规律。     

基于声辐射模态理论的声场分离技术

为了消除复杂声场中干扰噪声对于近场声全息重建精度的影响,该文提出了一种基于单层阵列测量的声场分离技术.当目标声源和干扰噪声源为相干声源时,利用源强密度声辐射模态分析理论建立了声源与辐射声场的数学关系模型,通过对单层阵列测量的声压数据进行空间重采样得到两组子数据,构造各组子数据与目标声源和干扰噪声源的声辐射模态之间的数学公式,再求解公式中目标声源的各阶声辐射模态的展开系数,可重构目标声源在阵列处的声场响应,达到声场分离的目的.刚性脉动球声源与刚性脉动球干扰源、平板声源与刚性脉动球干扰源的数值仿真及对影响该方法的相关参数进行了详细研究,相关结果表明该方法具有较好的有效性和正确性.     

结构振动声辐射阻尼研究

本文基于振动理论引出了阻尼的基本概念和常见的阻尼形式，综述了阻尼的发展状况及国内外有关辐射阻尼的研究现状，对阻尼的研究意义和发展前景做出了展望。文章重点讨论辐射阻尼的特性，从能量耗散角度提出了结构声辐射阻尼的有关概念，并用结构的声辐射模态来表征结构自身的固有声辐射特性。作为弹性半空间上基础动力响应的重要参数，辐射阻尼是动力机械基础、舰船减振降噪和水下声辐射的关键课题之一。考虑到辐射阻尼的特性，本文试图采用结构振动时耗散能量与振动总能量的比来建立辐射阻尼的数学模型，并讨论了其在数值方法上实现的可能性，为结构水下声辐射特性研究做出了有益的理论探索。     

空间分布系列球壳声场耦合与辐射特性研究

针对大深度载人潜器的多球壳组合结构,以水介质中任意空间分布的系列弹性球壳为研究对象,利用球函数平移加法定理,建立计及球壳间声场相互作用的多球壳系统声振耦合模型,计算分析空间分布系列球壳的声场耦合特性及其影响因素。结果表明：声场相互作用将改变球壳模态间耦合关系,使得单阶模态对球壳振动的贡献不再限于单个峰值,进而影响声辐射频谱特征;双球壳系统受激球壳和非受激球壳都产生声辐射,轴向激励情况下,两球壳间存在强声场耦合效应,激励力偏离轴向时,声场耦合效应逐渐减弱;不同尺度球壳组成的双球壳系统扩展了声场有效耦合的频率范围,辐射声场兼具两个球壳的模态特征;多球壳串列布置时,声场耦合效应具有传递作用,多球壳按不同角度分散布置时,辐射声场空间分布则更趋复杂。     

基于l_1范数最小化的水下圆柱壳振动声辐射预报

基于模态叠加理论,将圆柱壳结构在流体中的响应以真空中振动模态形式展开,通过测点振动速度和模态矩阵建立以模态参与系数为未知量的欠定方程组。利用结构中低频段振动对应的模态参与系数的稀疏特性,采用l1范数最小化法求解基于测点振动所建立的欠定方程组,得到模态参与系数,从而重构结构振动速度场,最终采用边界元法进行声辐射预报。通过单层圆柱壳振动与声辐射实验结果和预报结果进行对比,验证了该预报方法的正确性。在此基础上,研究基于布置在内壳上的测点振动速度重构双层圆柱壳体结构振动和实现辐射噪声评估的可行性,并初步研究了测点数目和位置对预报精度的影响。     

单/双层水下结构振动声辐射研究

为研究单壳体和双壳体两种典型潜艇结构的振动声辐射特性,本文建立单/双层桨-轴-壳体简化模型,利用三维水弹性力学理论和三维水弹性声学分析软件,分别计算螺旋桨激励、外部流体激励以及机械激励3种激励源下水下结构的辐射声功率声源级曲线。结果表明:螺旋桨激励下,单层水下结构声辐射略低于双层结构;外部流体和内部机械设备激励下,单层水下结构声辐射明显高于双层结构。     

推进轴系振动对潜艇尾部结构水下辐射噪声的影响分析

使用ANSYS有限元软件建立带有推进轴系的潜艇尾部结构模型,用直接边界元方法进行潜艇尾部结构水下辐射噪声特性分析.改变轴系纵振激励传递途径,在轴系上安装纵振减振器或动力吸振器以降低结构水下辐射噪声.分析轴系横振引起的结构水下辐射噪声,并与相同激励的纵振引起的尾部结构水下辐射噪声进行了比较.结果表明,轴系横振与纵振导致的尾部结构水下辐射声压级具有相同的数量级,应采取适当措施进行消减.     

水下航行器推进器-轴系-壳体系统声振特性研究

本文针对尺度相对较小的水下航行器,建立了推进器-轴系-壳体系统动力学模型。运用三维声弹性理论和三维水弹性声学分析软件,计算了典型激励力作用下系统的振动特性,得到了推进器-轴系-壳体系统在螺旋桨和轴上纵向和横向非定常单位激励力作用下的声辐射规律。     

声场模型的海洋水声信道通信系统研究

海洋环境通常复杂多变,时常受到时变、频变、空变随机特性及噪声引起的各种干扰,造成海洋水声信道中的通信过程中存在着严重的信号失真和畸变,极大地降低了水声通信系统的可靠性和有效性。因此对水声信道进行研究和特性分析,对于设计水声通信系统而言意义重大。本文进行基于声场模型的海洋水声信道通信系统中的信道分析与仿真,采用Kraken简正波模型对海洋信道通信系统的传播损失特征进行分析。仿真结果表明,Kraken简正波模型应用于海洋信道通信系统传播损失特征分析的可行性和有效性。     

分集技术在水声跳频通信中的应用

研究了等增益合并频率分集M进制频移键控快跳频(FFH/MFSK)系统和编码M进制频移键控慢跳频(SFH/MFSK)系统在水声多途衰落信道中的性能,给出了频率2重和3重分集FFH/MFSK系统,以及采用(2,1,3)卷积码与(3,1,3)卷积码联合比特交织编码调制( BICM)的SFH/MFSK系统误比特率性能曲线,并进行了比较分析.仿真结果表明,FFH/MFSK提供的频率分集以及信道编码FH/MFSK所提供的时频隐分集都可以有效抵抗水声信道的时频双选择性衰落.但在相同编码效率下,基于BICM与软判决译码的信道编解码方式比快跳频显分集方式能提供更大的分集阶数,从而具有更优的抗衰落性能.     

水声信道自适应均衡算法及误码率分析研究

水声通信系统一直是船舶航行通信领域的研究重点,随着信息化技术的快速发展,船舶通信系统也变得越来越复杂,航道探测和声呐通信等技术的使用也越发频繁,但是随着数据量的快速增长,水声通信由于其复杂的技术瓶颈,目前正面临诸多困难。在水声通信中,信道自适应均衡技术的出现,在一定程度上解决了上述难题,本文着重分析水声信道的传输特点,对LMS自适应均衡算法的核心部分进行建模,并通过分析建模数据对该种算法的误码率进行分析研究,对此算法提出进一步的改进措施。     

锥柱组合结构振动声辐射特性研究

针对水下航行器尾部结构振动声辐射控制难题,以锥柱组合结构为研究对象,开展水下航行器尾部结构振动声辐射特性研究。首先,基于声固耦合方法,计及流体负载的影响,建立结构振动声辐射评估模型;在此基础上,开展垂向激励力作用下锥柱组合结构振动声辐射特性研究,探究舱壁、环肋和纵向加强筋等结构形式对锥柱组合结构振动声辐射的影响规律。研究表明,1～400 Hz频段,在激励位置附近增设舱壁、适当增加环肋数目可改变结构频谱特性,并有效降低幅值响应,而增设纵向加强筋对结构振动声辐射特性影响不大。     

基于长基线水声定位系统水下定位技术初步应用研究

长基线定位系统(Long Baseline),简称LBL,是一种高精度深水水下定位系统。文章在介绍了国内外LBL发展现状基础上,通过松花湖LBL水下定位系统试验,介绍了其定位理论和方法,解决了50 m水深海底信标布放、固定及回收问题,探索了海底应答器相对校准(基线校准)、绝对校准方法,确定了定位标的跟踪定位方式,形成了相对完整的LBL水下定位流程和方法体系,得到了高精度水下定位数据,为实际工程应用提供了真实的理论基础。     

水下单层圆柱壳振动声辐射预报的测点布置改进方法

为解决水下单层圆柱壳结构振动声辐射预报中的测点布置问题,本文提出一种测点布置改进方法——均匀子集随机选取测点方法。该方法将所有待选测点分成相互独立的均匀子集,然后从各个子集中随机选取一个测点,再通过目标函数对每组测点进行评价,从而选择出好的测点组合。通过与均匀布置方法得到的振动声辐射预报结果对比表明,本文提出的均匀子集随机选取测点方法不仅保证较高的振动声辐射预报精度,且避免均匀布置方法中测点选择的主观性和盲目性,是一种优秀的测点布置方法。