本文關(guān)鍵詞：部分浸沒彈性結(jié)構(gòu)的聲振特性研究

  更多相關(guān)文章： 平板 艙段 部分浸沒 聲輻射 自由液面 有限元 間接邊界元

【摘要】：對于大部分水面船舶和海洋結(jié)構(gòu)物,都是部分浸沒在水中,可以認(rèn)為是部分浸沒的彈性結(jié)構(gòu)。當(dāng)分析這種部分浸沒結(jié)構(gòu)的聲振特性時(shí),有必要考慮自由液面對其振動(dòng)和聲學(xué)特性的影響,然而以往的討論則主要關(guān)注無限大水域中結(jié)構(gòu)的振動(dòng)和聲學(xué)特性,不考慮自由液面的影響。隨著水面船舶的振動(dòng)和噪聲性能的日益受重視,開展部分浸沒彈性結(jié)構(gòu)的振動(dòng)和聲學(xué)特性研究對于預(yù)報(bào)和控制此類結(jié)構(gòu)的振動(dòng)和噪聲性能就顯得非常有意義。本文首先以水平浸沒在水下一定深度的平板為對象,采用薄板理論建立了四周簡支平板的動(dòng)力學(xué)方程,使用模態(tài)疊加法給出振動(dòng)位移解,利用Helmholtz--Huygens輻射積分描述薄板的水下輻射聲場。由于自由液面的存在水面形成了反對稱邊界,因此采用“鏡像法”構(gòu)造了半空間的格林函數(shù),結(jié)合聲固耦合面的速度邊界條件推導(dǎo)出了近水面水平簡支平板的輻射聲功率的解析表達(dá)式。求解了近水面水平浸沒平板的輻射聲功率,并與基于有限元和邊界元的數(shù)值法進(jìn)行了對比,表明兩種方法吻合較好,互證其可靠性,然后討論了平板相距自由液面不同的高度對其輻射聲場的影響。對于部分垂直浸沒在水中的平板結(jié)構(gòu),通過構(gòu)造反對稱邊界條件來考慮“自由液面”的影響,采用有限元法結(jié)合間接邊界元法研究其振動(dòng)和聲輻射特性。首先計(jì)算了懸臂平板在不同浸沒深度下的固有頻率和模態(tài)振型,并與已有文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析,驗(yàn)證該數(shù)值方法的正確性,然后對半浸沒懸臂板的聲輻射特性展開計(jì)算,進(jìn)一步討論了載荷位置以及浸沒深度對平板的振動(dòng)和聲輻射性能的影響。研究表明:水中平板的固有頻率隨著浸沒深度的增加而減小,載荷位置對平板的輻射聲功率級有影響而且和頻率有關(guān),平板輻射聲功率隨著浸沒深度的增加而增大,低頻段的輻射聲功率曲線的峰值隨著深度增大有向低頻移動(dòng)的趨勢。水面船舶可以認(rèn)為是部分浸沒在水中的板殼組合結(jié)構(gòu),機(jī)械振動(dòng)引起的水下輻射噪聲是船舶低頻段主要的噪聲源。本文針對水面船舶的艙段結(jié)構(gòu),采用有限元結(jié)合邊界元法,考慮自由液面的影響,計(jì)算了艙內(nèi)不同設(shè)備開啟時(shí)的輻射噪聲,通過單機(jī)和多機(jī)開啟工況的分析,獲得了主要聲源設(shè)備在單機(jī)開啟時(shí)的頻率特征以及輻射噪聲水平,并通過多機(jī)輻射噪聲的對比分析,得到了艙段內(nèi)主要的動(dòng)力設(shè)備源,為降低機(jī)械設(shè)備的輻射噪聲提供了參考。
【關(guān)鍵詞】：平板 艙段 部分浸沒 聲輻射 自由液面 有限元 間接邊界元
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U661.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 課題的來源、目的、意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析11-17
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容17-18
• 2 近水面簡支平板的聲振特性的分析18-41
• 2.1 引言18
• 2.2 聲振特性分析18-30
• 2.3 算例分析30-40
• 2.4 本章小結(jié)40-41
• 3 部分浸沒平板的聲振特性的分析41-52
• 3.1 引言41
• 3.2 理論介紹41-42
• 3.3 板的振動(dòng)特性分析42-44
• 3.4 部分浸沒平板的聲輻射特性44-51
• 3.5 本章小結(jié)51-52
• 4 水面船舶艙段的振動(dòng)與聲輻射分析52-72
• 4.1 引言52
• 4.2 艙段振動(dòng)與聲輻射分析方法52-55
• 4.3 設(shè)備單開的聲振計(jì)算55-63
• 4.4 多設(shè)備運(yùn)行的聲振計(jì)算和對比63-70
• 4.5 本章小結(jié)70-72
• 5 全文總結(jié)與展望72-74
• 5.1 全文總結(jié)72-73
• 5.2 研究展望及不足73-74
• 致謝74-75
• 參考文獻(xiàn)75-80
• 附錄 作者攻讀碩士期間發(fā)表的論文和參與的研究項(xiàng)目80

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1127359