本文關鍵詞：基于ATV的艦船結構聲壓貢獻量分析與優(yōu)化方法

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【摘要】：隨著低頻水聲探測技術發(fā)展成熟和普及應用,結構路徑傳遞的機械噪聲日益嚴重影響現代水面艦船的聲隱身性能,成為亟待解決的突出問題。船體結構、機電設備和外部兩相流環(huán)境三者耦合形成一個大型復雜柔性振聲耦合系統(tǒng),當艦船運行時,在機電設備激勵下,船體結在機電設備激勵下產生、傳遞、擴散結構彈性波,引起外板濕表面的彎曲振動,向水下傳播液體彈性波,形成水噪聲。為了有效降低水噪聲,提高聲隱身性能,需要全面系統(tǒng)的研究艦船典型結構振動噪聲特性,分析結構振動產生噪聲機理,開發(fā)優(yōu)化流程。本文基于定常、確定、線性假設,采用頻域下振動系統(tǒng)、噪聲系統(tǒng)和“力、振、聲”三端物理量分離的研究思路,定量分析結構振動致噪機理,系統(tǒng)的梳理三項結構固有模態(tài)參數、模態(tài)參與因子、振動傳遞函數、聲傳遞向量(ATV,Acoustic Transfer Vector)、三種聲壓貢獻量等概念的數學性質和物理基礎,討論這些概念間的關系和技術結合特點,總結提出了結構低頻振動噪聲問題頻域線性技術體系,并設計半消聲室122通道同步振動噪聲測試聯合仿真論證頻域線性技術的精度、適用條件和研究加筋板的振動噪聲特性,以水面艙段為例開發(fā)論證新的優(yōu)化設計技術路徑。本文研究發(fā)現,聲輻射面振動傳遞函數和ATV是處理結構低頻問題的兩大核心;完整、準確的聲輻射面振動傳遞函數需要混合測試和仿真發(fā)展新技術,正確仿真聲場計算得到ATV的精度可達可達0.5d B;ATV具有易插值性和可存儲性,結合結構模態(tài)可發(fā)展模態(tài)聲傳遞向量技術;ATV的數學物理性質使得新的優(yōu)化設計技術路徑將傳統(tǒng)路徑耗時數月的迭代計算精簡到兩天左右。本文基于ATV和聲輻射面振動結果,還提出快速計算聲壓貢獻量的公式和歸一化聲壓貢獻量的概念。此外,有限結構的自由邊角有主貢獻噪聲現象,激勵位置對聲響應有較大影響,需引起設計的注意;主貢獻量區(qū)域剛度優(yōu)化可有效控制聲壓響應,且控制結果在頻段上具有魯棒性。
【關鍵詞】：艦船聲隱身 結構噪聲 加筋板 聲傳遞向量 聲壓貢獻量
【學位授予單位】：中國艦船研究院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U661.44;U674.70
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 符號表10-11
• 第1章 前言11-22
• 1.1 研究背景11
• 1.2 國內外研究現狀11-21
• 1.2.1 水面艦船聲隱身與機械噪聲11-13
• 1.2.2 艦船結構振動噪聲控制技術13-18
• 1.2.3 結構振動噪聲問題研究方法18-20
• 1.2.4 聲傳遞向量和聲壓貢獻量20-21
• 1.3 本文的主要研究工作21-22
• 第2章 結構線性振動噪聲頻域技術的數學物理基礎22-47
• 2.1 結構線性振動噪聲系統(tǒng)與頻域技術22-26
• 2.2 復雜連續(xù)結構的振動傳遞函數26-33
• 2.2.1 結構振動傳遞函數26-27
• 2.2.2 振動傳遞函數的測量27-28
• 2.2.3 振動傳遞函數的數值仿真計算28-33
• 2.3 復雜聲輻射面的聲傳遞向量33-42
• 2.3.1 聲傳遞向量33-34
• 2.3.2 ATV的測試與仿真計算34-36
• 2.3.3 ATV的數學物理基礎和技術優(yōu)勢36-42
• 2.4 聲壓貢獻量42-46
• 2.4.1 聲壓貢獻量的概念和計算42-45
• 2.4.2 聲壓貢獻量與結構噪聲優(yōu)化45-46
• 2.5 本章小結46-47
• 第3章 頻域線性技術與加筋板低頻振動噪聲47-81
• 3.1 矩形加筋板振動聲輻射問題47-48
• 3.2 加筋板仿真振動噪聲傳遞函數48-58
• 3.2.1 基于模態(tài)疊加法的仿真”力—振速”傳遞函數48-52
• 3.2.2 基于IBEM的矩形加筋板ATV52-53
• 3.2.3 激勵位置對振動噪聲傳遞函數的影響53-56
• 3.2.4 模態(tài)阻尼對振動噪聲傳遞函數的影響56-58
• 3.3 基于測試的加筋板振動噪聲傳遞函數58-67
• 3.3.1“力—振—聲”三端同步測試與數據采集58-62
• 3.3.2 測試數據初步處理62-65
• 3.3.3 加筋板S面振動運動均值與場點噪聲關系65
• 3.3.4 測試“力—振”振動傳遞函數65-66
• 3.3.5 測試“力—聲”振動噪聲傳遞函數66-67
• 3.4 仿真振動噪聲傳遞函數的誤差與物理量正向計算67-73
• 3.4.1 仿真振動傳遞函數的誤差67-68
• 3.4.2 仿真“力—聲”傳遞函數計算結果及其誤差68-70
• 3.4.3 測試振速和仿真ATV計算聲壓響應結果及其誤差70-72
• 3.4.4 測試力和仿真“力—聲”傳遞函數計算聲壓響應72-73
• 3.5 基于仿真?zhèn)鬟f函數的物理量逆計算73-74
• 3.5.1 測試聲壓識別激勵源73
• 3.5.2 測試振速識別激勵源73
• 3.5.3 測試聲壓逆計算S面振速73-74
• 3.6 基于ATV的矩形加筋板S面聲壓貢獻量計算74-76
• 3.6.1 測試振速與ATV計算S面聲壓貢獻量74-75
• 3.6.2 仿真振速與ATV計算S面聲壓貢獻量75-76
• 3.7 基于S面聲壓貢獻量的加筋板結構噪聲優(yōu)化76-80
• 3.7.1 改變加筋板局部剛度的優(yōu)化76-79
• 3.7.2 改變加筋板局部阻尼的優(yōu)化79-80
• 3.8 本章小結80-81
• 第4章 水面艙段振動噪聲仿真、計算、分析與優(yōu)化81-100
• 4.1 水面艦船水聲場仿真ATV81-84
• 4.2 艙段低頻振動仿真前處理標準化流程84-87
• 4.3 濕模態(tài)疊加仿真水面艙段振動傳遞函數87-91
• 4.4 基于傳遞函數的基座輸入激勵力估計91-93
• 4.5 線性系統(tǒng)思路下的振聲物理量計算方法93-95
• 4.6 基于振動噪聲傳遞函數的水面艙段濕表面聲壓貢獻量分析95-98
• 4.7 基于頻域線性技術的水面艦船結構路徑機械噪聲優(yōu)化設計98-99
• 4.8 本章小結99-100
• 第5章 總結展望100-102
• 致謝102-103
• 參考文獻103-108
• 附錄108-126
• 1、加筋板“力-振-聲”同步測試時域數據下載地址108
• 2、Matlab源代碼108-125
• 3、CAE前處理標準化管理文檔125-126
• 學術論文和科研成果目錄126
• 1、攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文126
• 2、國家級科研競賽獲獎126

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前4條

1 賈相玉,周正華,代志勇;單元畸變對動力有限元方法計算精度的影響[J];地震工程與工程振動;2004年03期

2 佘琪;周捫;;傳遞路徑分析用于車內噪聲貢獻量的研究[J];汽車技術;2010年03期

3 劉見華,金咸定,李U，

本文編號：960702