潛艇輻射噪聲是衡量其生存能力和作戰(zhàn)性能的重要指標(biāo),是影響聲隱身性能的主要因素。對(duì)水下結(jié)構(gòu)的振動(dòng)與聲輻射進(jìn)行預(yù)報(bào),是減振降噪、聲學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。因此,在保證預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性的同時(shí),提高水下大型結(jié)構(gòu)的預(yù)報(bào)計(jì)算效率,對(duì)潛艇聲隱身技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。本文以實(shí)現(xiàn)水下結(jié)構(gòu)聲輻射的快速預(yù)報(bào)為主要研究?jī)?nèi)容,針對(duì)經(jīng)典聲學(xué)邊界元法在存在的特征頻率處矩陣奇異的問(wèn)題,提出了相應(yīng)的改進(jìn)方法;針對(duì)邊界元法計(jì)算量和內(nèi)存占用量大的問(wèn)題,從近似的角度出發(fā),提出了壓縮邊界元矩陣、提高求解速度的方法;針對(duì)有限元-邊界元耦合矩陣數(shù)值特性復(fù)雜、求解困難的問(wèn)題,提出了基于區(qū)域分解思想的快速求解方法。首先根據(jù)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的頻域方程與聲輻射預(yù)報(bào)的邊界元法,推導(dǎo)了自由場(chǎng)中結(jié)構(gòu)振動(dòng)聲輻射的有限元-邊界元方程。針對(duì)邊界元法在特定頻率下出現(xiàn)矩陣奇異的問(wèn)題,提出了改進(jìn)的CHIEF方法。該方法不僅解決了矩陣奇異問(wèn)題,還克服了 CHIEF方法形成超定方程的缺點(diǎn),使求解效率得到提高。將有限元-邊界元法應(yīng)用于水下典型球殼與圓柱殼的聲輻射預(yù)報(bào)中,通過(guò)將計(jì)算結(jié)果與理論解、SYSNOISE軟件計(jì)算結(jié)果對(duì)比,驗(yàn)證了方法的有效性,詳細(xì)分析了改進(jìn)CHIEF方法對(duì)... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：116 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖２．１外場(chǎng)聲輻射問(wèn)題示意圖??Ｆｉｇ?２．２?Ｓｋｅｔｃｈ?ｍａｐ?ｏｆ?ｓｏｕｎｄ?ｒａｄｉａｔｉｏｎ?ｐｒｏｂｌｅｍ??

可以直接通過(guò)上式求出域內(nèi)任意一點(diǎn)的聲壓值。但由于邊界上的聲壓值還不知道，因此，??在運(yùn)用式（２－１０）求解場(chǎng)點(diǎn)聲壓時(shí)，須先求出邊界上的聲壓值。為此，需要將Ｘ點(diǎn)移到振??動(dòng)體表面上，以求出邊界上的聲壓值。如圖２．３所示，Ｘ為邊界面５■上的某個(gè)源點(diǎn)。假??設(shè)振動(dòng)體的邊界面在Ｚ點(diǎn)處有唯一的法向向量，這樣，我們可以通過(guò)在Ｆ內(nèi)取一個(gè)半徑??的半球面＾將義點(diǎn)包圍起來(lái)的方法消除當(dāng)時(shí)所發(fā)生的奇異性。得到：??＼｛ｐ｛ｙｙｄｎＧ｛ｘ＾ｙ）－Ｇ｛ｘ＾ｙｄｎＰ｛ｙ））ｄＳ｛ｙ）＾＾＾－?⑷”??Ｓ?２??將式（２－１１）中聲壓項(xiàng)和聲壓導(dǎo)數(shù)項(xiàng)分別移動(dòng)到方程的兩端，進(jìn)行數(shù)值離散，記聲壓??１３??

圖２．２有限元－邊界元耦合計(jì)算程序流程圖??Ｆｉｇ?２．２?Ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＦＥＭ－ＢＥＭ?ｃｏｕｐｌｉｎｇ?ｐｒｏｇｒａｍ??數(shù)值仿真與結(jié)果分析??由于本文提出的改進(jìn)ＣＨＩＥＦ方法難以從理論角度證明，必須進(jìn)行充分的數(shù)式加以驗(yàn)證，因此本節(jié)首先考察較為簡(jiǎn)單的均勻脈動(dòng)球模型，分別采用普本文方法和解析法計(jì)算球體表面以及外場(chǎng)觀察點(diǎn)處的聲壓頻響曲線，并給出分析；進(jìn)一步考慮雙側(cè)帶球冠的圓柱殼模型，仍設(shè)定激勵(lì)條件為法向振速均本文方法與商業(yè)軟件ＳＹＳＮＯＩＳＥ分別計(jì)算結(jié)構(gòu)表面與外場(chǎng)觀察點(diǎn)處的聲最后，為了驗(yàn)證本文所編寫(xiě)的有限元－邊界元計(jì)算程序的正確性，考慮一個(gè)的有限長(zhǎng)圓柱殼體，激勵(lì)條件為單點(diǎn)諧和力，將自編程序的計(jì)算結(jié)果與ＳＹＳ結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，對(duì)誤差進(jìn)行分析。??本章計(jì)算程序主要采用Ｐｙｔｈｏｎ編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，對(duì)邊界積分等運(yùn)算密集的部ａｎ編程語(yǔ)言進(jìn)行優(yōu)化，計(jì)算環(huán)境為四核Ｉｎｔｅｌ?ＸｅｏｎＥ３－２３５０處理器，８Ｇｂ?ＲＡ統(tǒng)為ＣｅｎｔＯＳ?６．３。??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]基于自適應(yīng)交叉近似算法快速分析理想導(dǎo)體電磁散射特性[D]. 陳磊.安徽大學(xué) 2013
[2]半空間環(huán)境中的自適應(yīng)交叉近似方法研究[D]. 楊劍.西安電子科技大學(xué) 2013
[3]電磁場(chǎng)積分方程自適應(yīng)交叉近似算法的研究[D]. 裴亞杰.南京郵電大學(xué) 2011
[4]雙層殼體結(jié)構(gòu)水下輻射聲場(chǎng)數(shù)值預(yù)報(bào)方法研究[D]. 鄒歡.哈爾濱工程大學(xué) 2010
[5]矩陣Schur補(bǔ)的性質(zhì)及其應(yīng)用[D]. 黃衛(wèi)紅.南京信息工程大學(xué) 2008
[6]合成絕緣子三維電場(chǎng)FEM-BEM迭代解法的研究[D]. 趙良.華北電力（北京）大學(xué) 2002



本文編號(hào)：3577047