本文關鍵詞：部分浸沒彈性結構的聲振特性研究

  更多相關文章： 平板 艙段 部分浸沒 聲輻射 自由液面 有限元 間接邊界元

【摘要】：對于大部分水面船舶和海洋結構物,都是部分浸沒在水中,可以認為是部分浸沒的彈性結構。當分析這種部分浸沒結構的聲振特性時,有必要考慮自由液面對其振動和聲學特性的影響,然而以往的討論則主要關注無限大水域中結構的振動和聲學特性,不考慮自由液面的影響。隨著水面船舶的振動和噪聲性能的日益受重視,開展部分浸沒彈性結構的振動和聲學特性研究對于預報和控制此類結構的振動和噪聲性能就顯得非常有意義。本文首先以水平浸沒在水下一定深度的平板為對象,采用薄板理論建立了四周簡支平板的動力學方程,使用模態(tài)疊加法給出振動位移解,利用Helmholtz--Huygens輻射積分描述薄板的水下輻射聲場。由于自由液面的存在水面形成了反對稱邊界,因此采用“鏡像法”構造了半空間的格林函數(shù),結合聲固耦合面的速度邊界條件推導出了近水面水平簡支平板的輻射聲功率的解析表達式。求解了近水面水平浸沒平板的輻射聲功率,并與基于有限元和邊界元的數(shù)值法進行了對比,表明兩種方法吻合較好,互證其可靠性,然后討論了平板相距自由液面不同的高度對其輻射聲場的影響。對于部分垂直浸沒在水中的平板結構,通過構造反對稱邊界條件來考慮“自由液面”的影響,采用有限元法結合間接邊界元法研究其振動和聲輻射特性。首先計算了懸臂平板在不同浸沒深度下的固有頻率和模態(tài)振型,并與已有文獻的數(shù)據(jù)進行對比分析,驗證該數(shù)值方法的正確性,然后對半浸沒懸臂板的聲輻射特性展開計算,進一步討論了載荷位置以及浸沒深度對平板的振動和聲輻射性能的影響。研究表明:水中平板的固有頻率隨著浸沒深度的增加而減小,載荷位置對平板的輻射聲功率級有影響而且和頻率有關,平板輻射聲功率隨著浸沒深度的增加而增大,低頻段的輻射聲功率曲線的峰值隨著深度增大有向低頻移動的趨勢。水面船舶可以認為是部分浸沒在水中的板殼組合結構,機械振動引起的水下輻射噪聲是船舶低頻段主要的噪聲源。本文針對水面船舶的艙段結構,采用有限元結合邊界元法,考慮自由液面的影響,計算了艙內(nèi)不同設備開啟時的輻射噪聲,通過單機和多機開啟工況的分析,獲得了主要聲源設備在單機開啟時的頻率特征以及輻射噪聲水平,并通過多機輻射噪聲的對比分析,得到了艙段內(nèi)主要的動力設備源,為降低機械設備的輻射噪聲提供了參考。
【關鍵詞】：平板 艙段 部分浸沒 聲輻射 自由液面 有限元 間接邊界元
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U661.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 課題的來源、目的、意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析11-17
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容17-18
• 2 近水面簡支平板的聲振特性的分析18-41
• 2.1 引言18
• 2.2 聲振特性分析18-30
• 2.3 算例分析30-40
• 2.4 本章小結40-41
• 3 部分浸沒平板的聲振特性的分析41-52
• 3.1 引言41
• 3.2 理論介紹41-42
• 3.3 板的振動特性分析42-44
• 3.4 部分浸沒平板的聲輻射特性44-51
• 3.5 本章小結51-52
• 4 水面船舶艙段的振動與聲輻射分析52-72
• 4.1 引言52
• 4.2 艙段振動與聲輻射分析方法52-55
• 4.3 設備單開的聲振計算55-63
• 4.4 多設備運行的聲振計算和對比63-70
• 4.5 本章小結70-72
• 5 全文總結與展望72-74
• 5.1 全文總結72-73
• 5.2 研究展望及不足73-74
• 致謝74-75
• 參考文獻75-80
• 附錄 作者攻讀碩士期間發(fā)表的論文和參與的研究項目80

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本文編號：1127359