發(fā)布時間：2020-09-28 09:02

　　 隨著對軍用艦艇隱蔽性和民用船舶舒適性要求的提高,需要在船舶設計階段充分考慮噪聲控制,方可避免反復設計與制造,降低建造成本并加快建造進度。在此過程中,只有進行準確的噪聲計算,才能有效指導船舶的結構聲學設計,而船舶結構中頻噪聲的數(shù)值模擬一直是振動噪聲分析中亟待解決的難題之一。本文從傳統(tǒng)有限元法(FEM)在中頻噪聲模擬中出現(xiàn)嚴重色散誤差的本質原因出發(fā),針對有限元法模型剛度過硬的特性,采用廣義梯度光滑技術(GGST)軟化數(shù)值模型的剛度,將單元基光滑點插值法應用到船舶結構噪聲三維問題的計算中。通過研究已有單元基光滑徑向點插值法的剛度特性及其對計算結果的影響,提出了一種合理控制模型剛度的思路及相應的數(shù)值模型,即帶有8個虛擬節(jié)點的單元基光滑徑向點插值法(CSRPIM-T5-Cd8)。為了驗證方法的準確性,對管道聲學的基本算例進行了諧響應分析和特征值計算,表明了新方法在中頻段噪聲的計算中,精度和效率相比4節(jié)點四面體單元(FEM-T4)有顯著提高,甚至超過改進的8節(jié)點六面體單元(MIR-H8)。同時,CSRPIM-T5-Cd8采用商業(yè)軟件可以自動生成的四面體單元作為背景網(wǎng)格,且對畸變網(wǎng)格不敏感,可以減少前處理時間,具有極大的工程應用潛力。在此基礎上,把CSRPIM-T5-Cd8應用到船舶發(fā)動機艙室和水下結構輻射噪聲的聲學仿真中,來進一步驗證方法的實用性。結果表明,與FEM-T4相比,CSRPIM-T5-Cd8無論對內聲場問題還是外聲場問題都能有效抑制色散誤差,使得它在中頻段表現(xiàn)出色,可以應用到實際工程上的中頻噪聲數(shù)值模擬。最后,結合基于邊基光滑有限元法(ESFEM)的二維Mindlin板單元和基于CSRPIM-T5-Cd8的三維聲學單元對結構聲振耦合問題進行模擬分析。研究發(fā)現(xiàn),由于ESFEM/CSRPIM-T5-Cd8耦合法合理構造了結構剛度和聲場剛度,不但計算得到的耦合頻率更接近參考解,而且頻率響應分析的可計算范圍得到有效擴展。
【學位單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U661.44
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究內容
2 聲學光滑點插值法計算模型
    2.1 聲學Helmholtz方程
    2.2 雙重弱形式離散方程
        2.2.1 Galerkin弱形式
        2.2.2 廣義梯度光滑的Galerkin雙重弱形式
    2.3 三維單元基光滑徑向點插值法
        2.3.1 徑向基點插值形函數(shù)
        2.3.2 支持點選取方案
        2.3.3 濃縮的形函數(shù)
    2.4 模型剛度控制思路
    2.5 本章小結
3 管道噪聲的模擬分析
    3.1 聲學誤差和中頻段定義
    3.2 聲場的諧響應分析
        3.2.1 聲壓波形結果
        3.2.2 收斂性分析
        3.2.3 計算效率比較
        3.2.4 聲場誤差控制
        3.2.5 網(wǎng)格畸變靈敏度
    3.3 聲場的特征值預測
        3.3.1 聲腔自由模態(tài)的特征值計算
        3.3.2 特征值對全局誤差的影響
    3.4 本章小結
4 船舶發(fā)動機艙室內聲場模擬
    4.1 發(fā)動機艙室的固有頻率計算
    4.2 發(fā)動機艙室的聲壓分布
        4.2.1 聲壓分布云圖
        4.2.2 定義路徑的聲壓變化曲線
    4.3 關注位置的頻率響應曲線
    4.4 本章小結
5 水下結構噪聲輻射外聲場模擬
    5.1 脈動球體的輻射外聲場分析
    5.2 水下潛艇的輻射外聲場分析
        5.2.1 潛艇輻射外聲場剖面的聲壓分布云圖
        5.2.2 潛艇輻射外聲場場點的頻率響應曲線
    5.3 本章小結
6 結構聲振耦合模型的振動噪聲分析
    6.1 結構域的邊基光滑有限元法計算模型
        6.1.1 二維Mindlin板單元
        6.1.2 離散剪切間隙法
        6.1.3 邊基光滑有限元法計算模型
    6.2 結構-聲場耦合方程
    6.3 柔性板與聲腔的聲固耦合分析
        6.3.1 特征頻率計算
        6.3.2 頻率響應分析
    6.4 本章小結
結論與展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝

【參考文獻】

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本文編號：2828602