船體在動力設(shè)備的激勵下產(chǎn)生振動,船體振動一方面引起周圍流體振動產(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)計階段進行水下聲輻射預(yù)報可以提前預(yù)估艦船的聲隱身性能并為后續(xù)的減振降噪設(shè)計提供依據(jù)。同時在設(shè)計階段進行艙室噪聲預(yù)報并進行降噪設(shè)計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際意義。文中以某型油船為研究對象,采用不同的數(shù)值計算方法實現(xiàn)了油船全頻段水下聲輻射預(yù)報及全頻段艙室噪聲預(yù)報,并對油船的振動及艙室噪聲進行了實船測量,對統(tǒng)計能量法在結(jié)構(gòu)中頻聲振響應(yīng)計算上的應(yīng)用進行了初步探索。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行了全船振動濕模態(tài)計算,船體總振動模態(tài)計算值與經(jīng)驗公式估算值取得了較好的吻合。同時,對油船中低頻諧響應(yīng)進行了計算,并將數(shù)值仿真結(jié)果與船體局部位置實船振動測試結(jié)果進行了對比。結(jié)果表明:船體振動仿真值與實船測試值吻合較好,在此基礎(chǔ)上對船體水下振動特性進行了分析。(2)分別利用有限元-邊界元、有限元-無限元及有限元-自動匹配層技術(shù)計算油船中低頻水下輻射噪聲,并對比3種不同數(shù)值方法的聲振計算結(jié)果差異性。結(jié)果表明:3種計算方法得到的船體輻射聲功率及場點輻射聲壓具有較好的一致性。采用統(tǒng)計能量法進行油船高頻區(qū)的船體振動及水下聲輻射計算,從而實現(xiàn)油船全頻段水下輻射噪聲計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)報模型,分別利用有限元法、有限元-統(tǒng)計能量混合法及統(tǒng)計能量法實現(xiàn)了油船全頻段艙室噪聲預(yù)報,同時與實船艙室噪聲測試結(jié)果進行了對比,結(jié)果表明:艙室噪聲預(yù)報值整體趨勢與試驗結(jié)果吻合較好,全頻段合成后的艙室噪聲仿真值與實測值最大誤差為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)報方法可靠、計算準(zhǔn)確。同時,從吸聲的角度進行了艙室降噪研究,利用不同優(yōu)化算法實現(xiàn)了多種吸聲材料組合形式的聲學(xué)優(yōu)化設(shè)計。(4)基于功率注入法(PIM)計算了結(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)計能量平衡方程中計算結(jié)構(gòu)中頻區(qū)振動響應(yīng)并與有限元法計算結(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,并將其代入到實際隔聲模型的統(tǒng)計能量平衡方程中進行結(jié)構(gòu)隔聲量計算,參數(shù)修正后的統(tǒng)計能量法計算值與實驗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)部主要動力設(shè)備（主機、柴油起船體振動，船體振動一方面會引起周圍流體也會以結(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格。除輻射噪聲會對海洋生物造成一定的影響，破壞備振動引起的艙室噪聲會嚴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械設(shè)備。因此，對軍用船舶而言，在設(shè)計階段進行水的聲隱身性能并為后續(xù)的減振降噪設(shè)計提供依聲預(yù)報并進行艙室降噪設(shè)計研究對提高船舶建重要的實際意義。

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 理論示意圖計算精度，聲學(xué)有限元單元及 PML 層單元要滿足一個 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，聲波可能會在聲學(xué)邊界處發(fā)散，從而影響聲學(xué)L（自動匹配層）應(yīng)運而生，AML 與 PML 是基于同一出聲學(xué)有限元邊界后，AML 可以根據(jù)實際物理模型特點不僅提高了計算精度，還提高了計算效率。高頻水下聲輻射計算理論
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本文編號：2858188