發(fā)布時(shí)間：2020-07-12 10:32

【摘要】：艦船的輻射噪聲是評(píng)估其隱蔽性的重要特征,也是評(píng)估其降噪效果和理論驗(yàn)證計(jì)算的重要參數(shù),輻射噪聲測(cè)量結(jié)果可以對(duì)艦船的設(shè)計(jì)與改進(jìn)提供重要參考。但是在淺海環(huán)境下,由于邊界產(chǎn)生的多徑干涉對(duì)測(cè)量的影響十分嚴(yán)重,使測(cè)量結(jié)果不夠準(zhǔn)確,因此研究淺海環(huán)境下結(jié)構(gòu)的輻射聲場(chǎng)測(cè)量方法勢(shì)在必行。本文針對(duì)水下彈性結(jié)構(gòu)輻射聲功率和聲場(chǎng)聲壓的測(cè)量問題,提出使用陣列波束形成的方法對(duì)信道中的聲場(chǎng)進(jìn)行濾波處理,提高測(cè)量精度。借助了結(jié)構(gòu)有限元建模、聲學(xué)有限元分析以及多種前后處理軟件,分別在硬海底信道、Pekeris海底信道和彈性海底信道環(huán)境下,建立了點(diǎn)源、球殼和圓柱殼結(jié)構(gòu)的聲學(xué)有限元模型,進(jìn)行了不同環(huán)境下不同結(jié)構(gòu)的輻射聲場(chǎng)仿真計(jì)算。并進(jìn)行了垂直陣和異型陣的波束形成特性研究,以及不同波束形成方法對(duì)信道邊界干涉的濾波能力分析。針對(duì)垂直陣,使用常規(guī)波束形成、切比雪夫波束形成和最低旁瓣波束形成進(jìn)行濾波,異型陣使用常規(guī)波束形成進(jìn)行濾波,仿真結(jié)果表明,兩種陣型的波束形成方法的濾波特性都可以有效的消除邊界帶來的影響,驗(yàn)證了將陣列波束形成方法應(yīng)用于信道環(huán)境下的輻射聲功率和聲場(chǎng)聲壓測(cè)量的可行性。本文針對(duì)垂直陣與異型陣波束形成的測(cè)量方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析,設(shè)計(jì)制作了異型測(cè)量陣,在信道水池和消聲水池對(duì)組合球形聲源的輻射聲場(chǎng)進(jìn)行了測(cè)量實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了可以采用垂直陣與異型陣波束形成方法進(jìn)行彈性結(jié)構(gòu)在信道中的輻射聲場(chǎng)測(cè)量。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U674.7;U661.44
【圖文】：

圖2.1 所示為 100 米深的淺海聲傳播的聲線圖，聲源位于中間深度為 50 米處，海水中有一個(gè)暖表面層，使聲線向下折射，所以聲線都反復(fù)與海底作用。由于海底是有損邊界，在小于 1kHz，即中低頻時(shí)，淺海傳播主要受海底反射損失的控制，在高頻時(shí)，淺海傳播主要受散射損失控制。從左邊的聲速-深度圖可以看出隨著海水深度的增加，聲速逐漸變小，并趨于穩(wěn)定。圖 2.1 地中海夏季的淺海傳播聲線圖所有的淺海信道都有一個(gè)共同的特性，即低頻截止的問題。所有的信道都存在一個(gè)截止頻率，當(dāng)聲源頻率低于這個(gè)截止頻率時(shí)

遠(yuǎn)程傳播存在一個(gè)最佳頻率。如圖2.2 所示，80dB 的等值線在圖（a）中在大約 400Hz 的頻率上延伸的最遠(yuǎn)，在圖（b）中在大約 200Hz 的頻率上延伸的最遠(yuǎn)，即這兩個(gè)頻率在這兩個(gè)淺海水域中是最佳傳播頻率。最佳頻率是淺海信道傳播的一般特征，它是高頻和低頻下傳播機(jī)理和損失機(jī)理相互競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果。在高頻段，海水損耗和散射損耗隨頻率的升高而增大，在低頻段，由于信道的截止現(xiàn)象，透入到海底的聲能將會(huì)隨著頻率的降低而增加，從而使得海水中的聲能減少。因此在高頻和低頻時(shí)，海水的衰減較大，中頻時(shí)衰減較小。2.2 淺海中不同信道模型概述2.2.1 波動(dòng)方程理想流體的波動(dòng)方程可以由流體動(dòng)力學(xué)和壓強(qiáng)、密度之間的絕熱關(guān)系導(dǎo)出。在假設(shè)液體為理想、均勻、靜態(tài)、連續(xù)的情況下，通過質(zhì)量守恒方程、歐拉方程和絕熱狀態(tài)方程可以推導(dǎo)出小振幅聲波的三個(gè)基本方程：

主瓣方向?yàn)?φ = π / 2,θ = π，使用常規(guī)波束形成方法，得到異型陣和圓柱陣的波束圖，如圖3.14 和圖 3.15 所示。0111/mz2y/m0x/m30-1 -10111/mz2y/m0x/m30-1 -1圖 3.12 異型陣仿真模型 圖 3.13 圓柱陣仿真模型

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2751816