【摘要】：聲學(xué)覆蓋層是敷設(shè)在水下航行器外表殼,介于航行器殼體與海水之間的一種重要的聲學(xué)結(jié)構(gòu),用以吸收外部探測(cè)信號(hào),降低水下目標(biāo)的強(qiáng)度,保障水下目標(biāo)的航行安全。本文基于有限法分析了平面波斜入射條件下聲學(xué)覆蓋層的吸聲性能,并應(yīng)用有限元軟件COMSOL優(yōu)化模塊中各算法對(duì)覆蓋層結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化分析,得到了在某低頻范圍內(nèi)使吸聲系數(shù)最大的結(jié)構(gòu)材料最優(yōu)值。首先,基于波導(dǎo)有限元—傳遞矩陣法和平面波斜入射理論,從理論上推導(dǎo)出了平面波斜入射條件下覆蓋層吸聲系數(shù)。同時(shí),對(duì)于有限元分析中存在的黏彈性材料損耗問題、周期性邊界條件問題和半無限大水域問題進(jìn)行了相應(yīng)處理。基于理論模型建立了相對(duì)應(yīng)的有限元仿真分析模型,將基于理論模型的計(jì)算結(jié)果與有限元仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,驗(yàn)證了所建有限元模型計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性,為后續(xù)更復(fù)雜結(jié)構(gòu)聲學(xué)覆蓋層的分析奠定理論基礎(chǔ)。其次,在有限元軟件中建立了雙層平板空腔聲學(xué)覆蓋層的斜入射仿真模型,并研究了在斜入射條件下覆蓋層結(jié)構(gòu)和材料參數(shù)改變對(duì)其吸聲性能的影響,利用軟件中高效的后處理模塊,更加清楚明了地分析了空腔聲學(xué)覆蓋層的吸聲機(jī)理,為后續(xù)相關(guān)實(shí)際應(yīng)用提供了參考價(jià)值。然后,介紹了基于有限元法的周期性無限大局域共振單元頻散曲線的計(jì)算推導(dǎo),通過與已有文獻(xiàn)的對(duì)比,驗(yàn)證了所建立基于有限元法的局域共振單元頻散曲線的準(zhǔn)確性;同時(shí),在有限元軟件中建立雙層平板有限厚度局域共振聲學(xué)覆蓋層分析模型,對(duì)有限厚度局域共振聲學(xué)覆蓋層的吸聲特性進(jìn)行了參數(shù)化分析;最后,在材料結(jié)構(gòu)參數(shù)接近條件情況下,對(duì)比分析了雙層平板空腔聲學(xué)覆蓋層和雙層平板有限厚度局域共振聲學(xué)覆蓋層的吸聲特性。最后,以雙層平板空腔聲學(xué)覆蓋層為研究對(duì)象,將覆蓋層在1000~2000 Hz低頻段吸聲系數(shù)最大作為優(yōu)化目標(biāo),利用軟件自有的優(yōu)化模塊中的各優(yōu)化算法進(jìn)行了優(yōu)化分析,通過對(duì)比不同算法之間的優(yōu)化結(jié)果,分析了不同算法對(duì)于覆蓋層優(yōu)化分析問題的適用性,為在特定頻率段有具體吸聲要求的聲學(xué)覆蓋層的設(shè)計(jì)提供了參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：U661.44;U674.76
【圖文】：

第 1 章 緒論究的背景、目的及意義究背景覆蓋層是敷設(shè)在水下航行器外殼，介于航行器殼體與海水之間的一種重[1]。為了提升水下目標(biāo)的航行安全，通過在目標(biāo)表面貼附聲學(xué)覆蓋層來主動(dòng)聲吶發(fā)出的探測(cè)信號(hào)，減少探測(cè)信號(hào)的反射強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)水下目另外，除了吸能的作用，覆蓋層本身也能通過抑制目標(biāo)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)來降號(hào)強(qiáng)度，即它能夠通過控制水下目標(biāo)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的幅度來在一定程度上減，從而來弱化目標(biāo)對(duì)外的輻射強(qiáng)度。聲學(xué)覆蓋層技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代水下的主要標(biāo)志性技術(shù)之一。一般而言，目前水下目標(biāo)減振降噪的主要的措壓殼板外表面敷設(shè)消聲瓦；而在耐壓殼體的外表面敷設(shè)隔聲去耦瓦，在面敷設(shè)阻尼層[2]。

周期性結(jié)構(gòu)的水聲功能材料[33-34]，如圖1.2所示，常見的空腔類型有球形、圓柱形、圓錐形以及喇叭形等�？涨恍吐晫W(xué)材料的吸聲機(jī)理主要是依靠空腔諧振、波形轉(zhuǎn)換、聲

自身阻尼損耗特性共同作用來實(shí)現(xiàn)對(duì)入射于線彈性Kelvin Voigt模型的二維解析理析了聲波在垂直入射條件下含有圓柱形用波導(dǎo)有限元方法（WaveguideFiniteEle覆蓋層單元[36]的軸向波傳播和損耗特性，分析了嵌入不同大小的空腔對(duì)于聲學(xué)覆蓋圓柱形空腔周期性分布聲學(xué)覆蓋層在平面礎(chǔ)，提出了變截面圓柱形空腔周期性分布人[38]對(duì)比了單層殼體和雙殼體背襯條件下建立一種四個(gè)小腔圍繞一個(gè)大腔的混合。在國(guó)外對(duì)于空腔型聲學(xué)材料也有諸多研了在平面波斜入條件下，基于功能梯度[40]基于等效電路法（Equivalent Circuit MransferMethod，ITM），分析了平面波多學(xué)性能。

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本文編號(hào)：2770824