發(fā)布時(shí)間：2020-10-27 06:33

　　 船體在動(dòng)力設(shè)備的激勵(lì)下產(chǎn)生振動(dòng),船體振動(dòng)一方面引起周圍流體振動(dòng)產(chǎn)生水下輻射噪聲,另一方面以結(jié)構(gòu)聲形式傳遞到居住艙室引起艙室噪聲。對軍用船舶而言,在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行水下聲輻射預(yù)報(bào)可以提前預(yù)估艦船的聲隱身性能并為后續(xù)的減振降噪設(shè)計(jì)提供依據(jù)。同時(shí)在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行艙室噪聲預(yù)報(bào)并進(jìn)行降噪設(shè)計(jì)研究對提高船舶建造質(zhì)量、降低船舶建造成本具有重要的實(shí)際意義。文中以某型油船為研究對象,采用不同的數(shù)值計(jì)算方法實(shí)現(xiàn)了油船全頻段水下聲輻射預(yù)報(bào)及全頻段艙室噪聲預(yù)報(bào),并對油船的振動(dòng)及艙室噪聲進(jìn)行了實(shí)船測量,對統(tǒng)計(jì)能量法在結(jié)構(gòu)中頻聲振響應(yīng)計(jì)算上的應(yīng)用進(jìn)行了初步探索。研究工作主要包括:(1)建立了油船及周圍流體有限元模型并進(jìn)行了全船振動(dòng)濕模態(tài)計(jì)算,船體總振動(dòng)模態(tài)計(jì)算值與經(jīng)驗(yàn)公式估算值取得了較好的吻合。同時(shí),對油船中低頻諧響應(yīng)進(jìn)行了計(jì)算,并將數(shù)值仿真結(jié)果與船體局部位置實(shí)船振動(dòng)測試結(jié)果進(jìn)行了對比。結(jié)果表明:船體振動(dòng)仿真值與實(shí)船測試值吻合較好,在此基礎(chǔ)上對船體水下振動(dòng)特性進(jìn)行了分析。(2)分別利用有限元-邊界元、有限元-無限元及有限元-自動(dòng)匹配層技術(shù)計(jì)算油船中低頻水下輻射噪聲,并對比3種不同數(shù)值方法的聲振計(jì)算結(jié)果差異性。結(jié)果表明:3種計(jì)算方法得到的船體輻射聲功率及場點(diǎn)輻射聲壓具有較好的一致性。采用統(tǒng)計(jì)能量法進(jìn)行油船高頻區(qū)的船體振動(dòng)及水下聲輻射計(jì)算,從而實(shí)現(xiàn)油船全頻段水下輻射噪聲計(jì)算與聲輻射特性研究。(3)建立了油船低頻、中頻及高頻艙室噪聲預(yù)報(bào)模型,分別利用有限元法、有限元-統(tǒng)計(jì)能量混合法及統(tǒng)計(jì)能量法實(shí)現(xiàn)了油船全頻段艙室噪聲預(yù)報(bào),同時(shí)與實(shí)船艙室噪聲測試結(jié)果進(jìn)行了對比,結(jié)果表明:艙室噪聲預(yù)報(bào)值整體趨勢與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好,全頻段合成后的艙室噪聲仿真值與實(shí)測值最大誤差為5.801dB,其余誤差均在3 dB以內(nèi),表明所研究的全頻段艙室噪聲預(yù)報(bào)方法可靠、計(jì)算準(zhǔn)確。同時(shí),從吸聲的角度進(jìn)行了艙室降噪研究,利用不同優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)了多種吸聲材料組合形式的聲學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)。(4)基于功率注入法(PIM)計(jì)算了結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)間等效耦合損耗因子,將等效耦合損耗因子代入到統(tǒng)計(jì)能量平衡方程中計(jì)算結(jié)構(gòu)中頻區(qū)振動(dòng)響應(yīng)并與有限元法計(jì)算結(jié)果在整體趨勢上取得了較好的一致性。通過結(jié)構(gòu)聲輻射效率計(jì)算了結(jié)構(gòu)與聲腔間的面耦合損耗因子,并將其代入到實(shí)際隔聲模型的統(tǒng)計(jì)能量平衡方程中進(jìn)行結(jié)構(gòu)隔聲量計(jì)算,參數(shù)修正后的統(tǒng)計(jì)能量法計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值取得了更好的吻合。
【學(xué)位單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U661.44
【部分圖文】：

研究背景及意義行過程中，其內(nèi)部主要?jiǎng)恿υO(shè)備（主機(jī)、柴油起船體振動(dòng)，船體振動(dòng)一方面會(huì)引起周圍流體也會(huì)以結(jié)構(gòu)聲形式傳遞到居住艙室引起艙室噪如圖 1-1 所示。對軍用船舶而言，衡量艦船聲隱下輻射噪聲，各國海軍目前都在大力發(fā)展聲吶軍對新建船舶的聲隱身性能要求更加嚴(yán)格。除輻射噪聲會(huì)對海洋生物造成一定的影響，破壞備振動(dòng)引起的艙室噪聲會(huì)嚴(yán)重影響船員和乘客社及國際海事組織等對船舶各艙室和機(jī)械設(shè)備。因此，對軍用船舶而言，在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行水的聲隱身性能并為后續(xù)的減振降噪設(shè)計(jì)提供依聲預(yù)報(bào)并進(jìn)行艙室降噪設(shè)計(jì)研究對提高船舶建重要的實(shí)際意義。

2cossin cossin sin2 212 2x = ry = r - fz = r - fθθ θ （= 12 2 22 2 2x - a y - b z - c+ +A B C（ ） （ ） （ ）（:a、 b、 c為直角坐標(biāo)系下球心坐標(biāo)； A、 B 、 C為三個(gè)坐標(biāo)軸相應(yīng)的截2 21A - f2 22C = A - f ，且 A ≥ B ≥ C。2）球坐標(biāo)系球坐標(biāo)系兩個(gè)焦距1f 、2f 均為零，而 A = B = C = r ，球坐標(biāo)系的方程2 2 2 2（x - a) +(y - b) +(z - c) = r（

圖 2-2 PML 理論示意圖計(jì)算精度，聲學(xué)有限元單元及 PML 層單元要滿足一個(gè) PML 法對聲學(xué)有限元層的厚度沒有特殊的要求，只需保多邊形。通常 PML 單元層的總厚度應(yīng)該滿足：-min freqt > λ/15PML 單元層總厚度；-min freqλ 為最小計(jì)算頻率對應(yīng)的波長算精度與吸收層的厚度有直接關(guān)系，主要由于吸收層控吸收層厚度有關(guān)。如果不能選擇合適的吸收層厚度，則果不好，聲波可能會(huì)在聲學(xué)邊界處發(fā)散，從而影響聲學(xué)L（自動(dòng)匹配層）應(yīng)運(yùn)而生，AML 與 PML 是基于同一出聲學(xué)有限元邊界后，AML 可以根據(jù)實(shí)際物理模型特點(diǎn)不僅提高了計(jì)算精度，還提高了計(jì)算效率。高頻水下聲輻射計(jì)算理論
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本文編號(hào)：2858188