水動力噪聲是水下航行器的主要噪聲源之一,而水下開口空腔結(jié)構(gòu)就是產(chǎn)生水下航行器水動力噪聲的典型結(jié)構(gòu)之一。國內(nèi)外學(xué)者對于開口空腔結(jié)構(gòu)的振動聲輻射研究由來已久,但是大多數(shù)研究都僅限于空氣中的開口結(jié)構(gòu)等簡單結(jié)構(gòu),對于水下開口彈性空腔這種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的研究相對較少,成果也不多。本文采用簡化的水下立方體開口彈性聲腔模型為研究對象,主要采用數(shù)值仿真的方法,對于水下開口彈性空腔結(jié)構(gòu)的耦合模態(tài)、多種激勵下的振動與聲輻射、開口方式和內(nèi)部隔板方式對振動聲輻射的影響以及輻射噪聲的控制措施進(jìn)行了研究。本文的主要研究內(nèi)容包括:1、考慮腔壁結(jié)構(gòu)為剛性,建立了空腔的Helmholtz共振腔模型。研究了開口對于聲腔模態(tài)的影響,結(jié)果表明開口會使空腔出現(xiàn)Helmholtz共振頻率,同時會使開口方向上的聲腔模態(tài)的固有頻率值增大。2、考慮腔壁結(jié)構(gòu)為彈性,空腔內(nèi)流體為空氣和海水,建立了彈性壁面空腔結(jié)構(gòu)。研究了不同流體情況下流體,彈性結(jié)構(gòu)模態(tài),聲腔模態(tài)以及耦合結(jié)構(gòu)模態(tài)之間的相互作用機理。結(jié)果顯示:流體會使耦合結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率降低,流體為海水時,耦合結(jié)構(gòu)會失去某些模態(tài)。流體為空氣時,彈性結(jié)構(gòu)使聲腔模態(tài)頻率略微增大;流體為海水時,彈性結(jié)... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

開口聲腔與彈簧振子系統(tǒng)類比圖

（a）封閉聲腔 （b）直接開孔聲腔 （c）突出開孔聲腔圖 2.3 三種聲腔的 Ansys 幾何模型由式（2.9）可以知道，影響封閉聲腔固有頻率的因素只有聲腔內(nèi)流體的聲速和聲腔三個方向上的邊長以及三個方向上的半波數(shù)。本文中主要計算模型的尺寸參考文獻(xiàn)[11]中的立方體聲腔模型取得。對于簡單的立方體封閉聲腔，聲腔的三個方向上的邊長相等，根據(jù)式（2.9）知道，聲腔的某些階數(shù)的固有頻率值會相同，這樣在后面進(jìn)行耦合模型分析時，對于模態(tài)固有頻率值的改變就更容易判斷。對于以上三種聲腔，聲腔的基本尺寸一致，為 Lx Ly Lz 0.96m 0.96m 0.96m。對于直接開孔與突出開孔的聲腔，開孔位置也一致，都是以頂面正方形的型心為型心開一個邊長為 120mm 的正方形孔。對于突出開孔聲腔，開孔的高度為 120mm。在 Ansys 軟件中，流體單元需要建立實體單元，這里采用 fluid30 號單元，聲腔內(nèi)的流體采用海水，海水的密度3 1025k g /m，海水中的聲速 c 1531m /s。根據(jù)數(shù)值計算經(jīng)驗，對網(wǎng)格進(jìn)行簡單劃分，考慮到模型計算精度與速度的要求，

（a）封閉聲腔 （b）直接開孔聲腔 （c）突出開孔聲腔圖 2.4 三種聲腔的 Ansys 模型單元網(wǎng)格2.3.4 數(shù)值計算結(jié)果與分析首先對于本文建模方法的正確性進(jìn)行驗證。由于剛性壁面立方體封閉聲腔的固有頻率計算公式已在公式（2.9）給出，根據(jù)式（2.9）可以計算得到封閉聲腔的模態(tài)頻率值，與封閉聲腔的數(shù)值計算結(jié)果的前幾階聲腔固有頻率值一起列入表 2.1 進(jìn)行對比。表 2.1 封閉聲腔前幾階固有頻率對比模態(tài) 數(shù)值解/Hz 解析解/Hz（1 0 0）（0 1 0）（0 0 1） 797.72 797.40（1 1 0）（1 0 1）（0 1 1） 1128.1 1127.69（1 1 1）（2 0 0）（0 2 0）（0 0 2）1381.71597.41381.131594.79從上表可以看到，數(shù)值解與解析解的前幾階固有頻率計算結(jié)果吻合的很好，結(jié)果

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]基于聲學(xué)空間—彈性板耦合模型的聲輻射與聲傳遞特性研究[D]. 王剛.哈爾濱工程大學(xué) 2016
[2]聲學(xué)耦合空間建模方法及其特性分析[D]. 石雙霞.哈爾濱工程大學(xué) 2016
[3]考慮復(fù)雜因素的彈性板及其聲腔耦合系統(tǒng)聲振特性分析[D]. 張羽飛.哈爾濱工程大學(xué) 2016
[4]任意邊界條件下結(jié)構(gòu)振動、封閉聲場及其耦合系統(tǒng)建模方法研究[D]. 杜敬濤.哈爾濱工程大學(xué) 2009
[5]結(jié)構(gòu)聲輻射與聲傳輸有源控制理論與控制技術(shù)研究[D]. 靳國永.哈爾濱工程大學(xué) 2007

碩士論文
[1]基于狀態(tài)空間方法的水下結(jié)構(gòu)模態(tài)分析[D]. 馬彬.大連理工大學(xué) 2008



本文編號：2931134