水下航行器艉部由于其位置特殊性,會同時受結構動力裝置、軸系、艉部伴流等多源激勵共同耦合作用,是水下航行器振動聲輻射控制的關鍵和重點考核區(qū)域,其振動聲輻射嚴重影響著水下航行器的整體振動聲輻射水平。因此,水下航行器艉部結構振動噪聲特性研究及其低噪聲優(yōu)化設計具有重要的理論價值與工程背景。本文以水下航行器艉部結構低噪聲優(yōu)化設計為目標,開展了艉部結構損耗特性、艉部結構振動聲輻射影響因素及規(guī)律、艉部結構振動模態(tài)分析及優(yōu)化設計研究,最終提出了艉部低噪聲優(yōu)化方案與設計方法。首先從艉部結構損耗特性出發(fā),探索了溫度、頻率、材料屬性、結構形式及尺寸等因素對結構損耗特性的影響規(guī)律。數值仿真結果表明,結構損耗因子數值大小會對艉部結構振動聲輻射的仿真結果產生重要影響。因此,本文開展了水下航行器艉部典型結構損耗特性試驗,獲得了準確的結構損耗因子用于艉部結構損耗特性分析及艉部振動聲輻射仿真。在此基礎上,探索了結構形式與特征參數對艉部結構振動聲輻射的影響規(guī)律,為艉部結構優(yōu)化設計打下了基礎。具體工作為:基于聲固耦合分析方法,建立艉部結構振動聲輻射仿真計算模型,分別考察艉部結構、環(huán)肋結構、縱向加強筋結構、殼體參數、艙壁參數... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學黑龍江省 211工程院校

【文章頁數】：92 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

水下航行器（

哈爾濱工程大學碩士學位論文10以變形能法為例，由各子結構總的最大變形能iW與各子結構在一個周期內的阻尼耗能()siD，定義結構損耗因子為：()2siiDW（2-1）如果已知各子結構的損耗因子i，則各子結構在一個振動周期內的阻尼耗能為：()2siiiDW（2-2）則式2.2可寫為：iiiWW（2-3）由式2-1和式2-3定義的結構損耗因子最直接地反映了結構耗能的能力，是評價結構損耗特性的主要指標，可通過測量的方式獲得。2.3結構損耗特性對艉部結構振動的影響前文所述，結構的損耗特性會由結構尺寸、形式、頻率等而產生變化，但在通常的結構動力及聲學性能仿真計算時，一般采用經驗給出的定值作為結構損耗因子。本節(jié)通過一簡單航行器內部板架，驗證結構損耗因子對艉部結構艙內甲板的結構振動響應的影響。建立一塊1m×1m矩形板架，板架厚度為3mm，縱橫各均布兩根加強筋，參數為60×8+40×6mm2的T型材。將板架四周做簡支處理，同時在板架中心施加一指向板架的1N單位載荷。結構參數為：彈性模量112E2.11eN/m，泊松比0.3，密度37850kg/m。(a)有限元模型(b)邊界條件與加載圖2.4有限元模型及加載情況為驗證艉部結構損耗因子對艉部結構振動的影響，設置損耗因子分別為0.01、0.001、0.0001進行對比計算，分析頻段為1-400Hz，頻率間隔1Hz。提取板架中心振動加速度并以1×10-6m/s2為基準加速度轉化為振動加速度級，對比如圖2.5所示。

第2章水下航行器艉部結構損耗特性研究11圖2.5損耗因子對結構振動的影響由圖中可以看出，結構損耗因子較高水平時在結構動力及聲學仿真計算時對結果的影響較大，在結構損耗因子處于10-3數量級及以下時，其變化對振動峰值稍有影響。因此，應開展相應的水下航行器艉部典型結構損耗特性試驗，獲取艉部典型結構構件的結構損耗因子，更準確的開展艉部結構振動聲輻射影響因素計算分析與艉部結構低噪聲設計。2.4水下航行器艉部結構損耗特性試驗由上節(jié)可知，結構損耗因子在結構動力及聲學仿真計算時對結果的影響較大。因此，對水下航行器艉部典型結構進行損耗因子測試是十分必要的，不僅可以得到水下航行器艉部結構典型構件的損耗特性，還可以通過精確的輸入大幅提高數值仿真的準確性。本試驗主要通過測試水下航行器艉部結構典型結構的結構損耗因子，為水下航行器艉部結構振動噪聲數值計算方法提供更為準確的系統(tǒng)參數輸入。2.4.1試驗原理及方法2.4.1.1試驗模型及測試原理本試驗的試驗模型為水下航行器艉部典型結構構件模型，主要包括外殼、內殼、加筋板架、橫艙壁等。模型的材質全部采用船用鋼。艉部典型結構損耗因子測試時，需用纜繩將模型吊裝懸掛起來，因此需在構件一端布置吊孔。部分艉部典型構件模型如下圖所示：

【參考文獻】：
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本文編號：3483396