內置隔振單元的蒙皮結構設計及其降噪特性研究
發(fā)布時間：2022-02-04 20:58
潛艇、魚雷等水下航行器作為海洋軍事力量的重要組成部分,一直都受到世界各國的高度重視。為滿足日益增長的國家安全戰(zhàn)略需求,各國對水下航行器的快速性及隱身性能都提出了更高的要求。因此,如何提高水下航行器的聲隱性能,成為了船舶機械以及減阻降噪工程領域的研究熱點。艦船隔振系統(tǒng)通過在振源和基礎之間添加隔振裝置,利用其彈性變形能夠十分顯著地降低擾動源作用時機械振動及噪聲的傳遞。因此,本文基于艦船隔振系統(tǒng)優(yōu)異的減振降噪特性,提出通過在柔性蒙皮中內置微小隔振單元的方式,構建一種新型的蒙皮結構,進而對該蒙皮的降噪特性及機理進行全面系統(tǒng)的研究。本文主要進行了以下幾個方面的工作:首先,基于蒙皮結構的工作特點和設計需求,結合艦船隔振系統(tǒng)和柔性表面流體減阻降噪技術,構建了一種新型的流體降噪蒙皮結構。蒙皮結構主要由內外約束層和隔振單元組成,可以有效地抑制邊界層的轉捩,降低湍流脈動的產生,實現對流噪聲的有效控制。其次,建立了雙向流固耦合控制方程;利用大渦模擬方法獲得脈動激擾下蒙皮表面流場信息,得到了蒙皮結構表面在軸向與周向上的湍流脈動壓力分布規(guī)律;對比有無蒙皮的脈動壓力分布,探究了蒙皮對研究對象表面脈動壓力的影響。結...
【文章來源】：哈爾濱工程大學黑龍江省211工程院校
【文章頁數】：90 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
“Alberich”吸聲覆蓋層經過研究表明，Alberich吸聲覆蓋層內的圓柱形空腔一般都是呈周期性分布的，
蘇聯海軍終于證實了吸聲覆蓋層對抑制潛艇聲輻射的產生是有效的，于是在 1984 年，第一艘“塞拉”級攻擊型核潛艇問世，該潛艇是蘇聯軍方自行研制的攻擊型核潛艇[5]，如圖 1.2（a）所示。為了使“塞拉”級核潛艇具備良好的隱身性能，蘇聯海軍將艇體表面的突起幾乎全部除去，艇體表面保持光滑流暢，艇體與指揮臺之間的連接采用弧形圓滑過渡（這樣極大地減少了流體之間的相互干擾，達到了減阻降噪的效果），同時減少了艇體表面的流水孔（這樣很好地抑制了流噪聲的產生）。同時，該潛艇還在艇體表面敷設了兩層厚度不一樣的吸聲覆蓋層，內外兩層材料均為合成橡膠，其厚度在 80 ~150mm之間，長寬比為 85 ~90，外層結構為實心材料，內層則設有外形和尺寸各不相同的空腔結構[6]。該結構不但能夠吸收敵方主動聲吶的探測聲波，還能抑制自身流噪聲的產生。同一時期除了“塞拉”級攻擊型核潛艇外，蘇聯海軍在 80 年代建造的“阿庫拉”級攻擊型核潛艇也敷設了吸聲覆蓋層[5]，如圖 1.2（b）所示。
圖 1.3（a）“明”級核潛艇 圖 1.3（b）“宋”級核潛艇1.2.2 湍流脈動研究現狀流體由于其粘滯性的存在，在實際流動中會呈現出兩種不同運動形態(tài)：層流和湍流。二者之間的區(qū)別之處在于：在流動過程中，不同的流層之間是否會發(fā)生混摻現象。在湍流運動中，流體質點自身的運動沒有任何規(guī)律，相互碰撞，不同的流層還會發(fā)生相互躍遷，產生不規(guī)則的脈動壓力，而在層流運動中則沒有這種現象[8]。湍流和層流是根據雷諾數的大小來判斷的，高于臨界雷諾數的是湍流，而低于臨界雷諾數的是層流。湍流是日常生活中普遍存在的一種流體運動形式，人們對湍流運動的研究起始于幾百年前，但直到現在人們仍然沒有對湍流運動的本質有一個明確的解釋。湍流場的基本特征是流體微元運動的隨機性、時變性和不規(guī)則性[9]。在湍流運動中湍流場的各個物理量（如壓力、速度、溫度等）都表現出極強的隨機性和不規(guī)則性，無法定量的描述湍流場的物理性能。湍流場中的各個物理量既是時間的函數，又是空間的函數，雖然流體力學的三大方程也常被用來計算流體的運動，但是由于方程本身的局限性，
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于雙向流固耦合的柔性表面覆蓋層減阻性能[J]. 楊兆臣,張懷新. 上海交通大學學報. 2016(08)
[2]壁面渦旋結構與湍流脈動壓力的大渦模擬研究[J]. 張曉龍,張楠,吳寶山. 船舶力學. 2014(08)
[3]基于大渦模擬和Kirchhoff積分方法的孔腔流動發(fā)聲機理分析[J]. 張楠,沈泓萃,朱錫清,姚惠之. 船舶力學. 2011(04)
[4]國外消聲瓦的研究與應用進展[J]. 張文毓. 船舶. 2010(06)
[5]《Virtual.Lab Acoustics聲學仿真計算高級應用實例》[J]. 音響技術. 2010(06)
[6]表面涂層對航行體的減阻降噪作用分析[J]. 姜婷,邊新迎. 水雷戰(zhàn)與艦船防護. 2010(04)
[7]全附體潛艇流噪聲數值計算[J]. 曾文德,王永生,楊瓊方. 兵工學報. 2010(09)
[8]潛艇表面涂層失效機理的研究[J]. 閻瑞,耿志,吳行,馬世寧. 海軍工程大學學報. 2005(05)
[9]潛體繞流及遠場聲特性分析[J]. 傅慧萍,繆國平,高霄鵬. 海洋工程. 2005(03)
[10]具有粘彈性支撐的平板上勢流的穩(wěn)定性[J]. 趙漢中. 水動力學研究與進展（A輯）. 2002(02)
博士論文
[1]平板流動特性及其對深海平臺垂蕩抑制機理的研究[D]. 田新亮.上海交通大學 2014
[2]三維剛性壁面空腔流動機制與水動噪聲研究[D]. 王玉.天津大學 2012
碩士論文
[1]太陽能平板空氣集熱器內部流動與傳熱特性分析及優(yōu)化研究[D]. 盧喜梅.石家莊鐵道大學 2017
[2]離心式噴嘴內部流動特性研究[D]. 李穎.大連理工大學 2017
[3]湍流激勵下潛器蒙皮減阻降噪性能研究[D]. 王仲.哈爾濱工程大學 2017
[4]微型燃氣輪機系統(tǒng)氣動設計及變間隙對性能的影響[D]. 孫越.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[5]結構參數對增壓器壓氣機氣動噪聲影響特性研究[D]. 朱咸磊.湖南大學 2016
[6]水翼流致振動及聲輻射特性研究[D]. 范國棟.上海交通大學 2015
[7]基于CFD/CAA的直筒籠式閥流動及噪聲特性研究[D]. 楊定國.杭州電子科技大學 2014
[8]湍流邊界層脈動壓力激勵潛艇模型振動聲輻射[D]. 凌芳芳.大連理工大學 2013
[9]潛艇流噪聲與流固耦合作用下流激噪聲的數值模擬[D]. 江文成.上海交通大學 2013
[10]基于大渦模擬的潛艇脈動壓力與流噪聲性能數值計算[D]. 孟堃宇.上海交通大學 2011
本文編號：3613930
【文章來源】：哈爾濱工程大學黑龍江省211工程院校
【文章頁數】：90 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
“Alberich”吸聲覆蓋層經過研究表明，Alberich吸聲覆蓋層內的圓柱形空腔一般都是呈周期性分布的，
蘇聯海軍終于證實了吸聲覆蓋層對抑制潛艇聲輻射的產生是有效的，于是在 1984 年，第一艘“塞拉”級攻擊型核潛艇問世，該潛艇是蘇聯軍方自行研制的攻擊型核潛艇[5]，如圖 1.2（a）所示。為了使“塞拉”級核潛艇具備良好的隱身性能，蘇聯海軍將艇體表面的突起幾乎全部除去，艇體表面保持光滑流暢，艇體與指揮臺之間的連接采用弧形圓滑過渡（這樣極大地減少了流體之間的相互干擾，達到了減阻降噪的效果），同時減少了艇體表面的流水孔（這樣很好地抑制了流噪聲的產生）。同時，該潛艇還在艇體表面敷設了兩層厚度不一樣的吸聲覆蓋層，內外兩層材料均為合成橡膠，其厚度在 80 ~150mm之間，長寬比為 85 ~90，外層結構為實心材料，內層則設有外形和尺寸各不相同的空腔結構[6]。該結構不但能夠吸收敵方主動聲吶的探測聲波，還能抑制自身流噪聲的產生。同一時期除了“塞拉”級攻擊型核潛艇外，蘇聯海軍在 80 年代建造的“阿庫拉”級攻擊型核潛艇也敷設了吸聲覆蓋層[5]，如圖 1.2（b）所示。
圖 1.3（a）“明”級核潛艇 圖 1.3（b）“宋”級核潛艇1.2.2 湍流脈動研究現狀流體由于其粘滯性的存在，在實際流動中會呈現出兩種不同運動形態(tài)：層流和湍流。二者之間的區(qū)別之處在于：在流動過程中，不同的流層之間是否會發(fā)生混摻現象。在湍流運動中，流體質點自身的運動沒有任何規(guī)律，相互碰撞，不同的流層還會發(fā)生相互躍遷，產生不規(guī)則的脈動壓力，而在層流運動中則沒有這種現象[8]。湍流和層流是根據雷諾數的大小來判斷的，高于臨界雷諾數的是湍流，而低于臨界雷諾數的是層流。湍流是日常生活中普遍存在的一種流體運動形式，人們對湍流運動的研究起始于幾百年前，但直到現在人們仍然沒有對湍流運動的本質有一個明確的解釋。湍流場的基本特征是流體微元運動的隨機性、時變性和不規(guī)則性[9]。在湍流運動中湍流場的各個物理量（如壓力、速度、溫度等）都表現出極強的隨機性和不規(guī)則性，無法定量的描述湍流場的物理性能。湍流場中的各個物理量既是時間的函數，又是空間的函數，雖然流體力學的三大方程也常被用來計算流體的運動，但是由于方程本身的局限性，
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于雙向流固耦合的柔性表面覆蓋層減阻性能[J]. 楊兆臣,張懷新. 上海交通大學學報. 2016(08)
[2]壁面渦旋結構與湍流脈動壓力的大渦模擬研究[J]. 張曉龍,張楠,吳寶山. 船舶力學. 2014(08)
[3]基于大渦模擬和Kirchhoff積分方法的孔腔流動發(fā)聲機理分析[J]. 張楠,沈泓萃,朱錫清,姚惠之. 船舶力學. 2011(04)
[4]國外消聲瓦的研究與應用進展[J]. 張文毓. 船舶. 2010(06)
[5]《Virtual.Lab Acoustics聲學仿真計算高級應用實例》[J]. 音響技術. 2010(06)
[6]表面涂層對航行體的減阻降噪作用分析[J]. 姜婷,邊新迎. 水雷戰(zhàn)與艦船防護. 2010(04)
[7]全附體潛艇流噪聲數值計算[J]. 曾文德,王永生,楊瓊方. 兵工學報. 2010(09)
[8]潛艇表面涂層失效機理的研究[J]. 閻瑞,耿志,吳行,馬世寧. 海軍工程大學學報. 2005(05)
[9]潛體繞流及遠場聲特性分析[J]. 傅慧萍,繆國平,高霄鵬. 海洋工程. 2005(03)
[10]具有粘彈性支撐的平板上勢流的穩(wěn)定性[J]. 趙漢中. 水動力學研究與進展（A輯）. 2002(02)
博士論文
[1]平板流動特性及其對深海平臺垂蕩抑制機理的研究[D]. 田新亮.上海交通大學 2014
[2]三維剛性壁面空腔流動機制與水動噪聲研究[D]. 王玉.天津大學 2012
碩士論文
[1]太陽能平板空氣集熱器內部流動與傳熱特性分析及優(yōu)化研究[D]. 盧喜梅.石家莊鐵道大學 2017
[2]離心式噴嘴內部流動特性研究[D]. 李穎.大連理工大學 2017
[3]湍流激勵下潛器蒙皮減阻降噪性能研究[D]. 王仲.哈爾濱工程大學 2017
[4]微型燃氣輪機系統(tǒng)氣動設計及變間隙對性能的影響[D]. 孫越.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[5]結構參數對增壓器壓氣機氣動噪聲影響特性研究[D]. 朱咸磊.湖南大學 2016
[6]水翼流致振動及聲輻射特性研究[D]. 范國棟.上海交通大學 2015
[7]基于CFD/CAA的直筒籠式閥流動及噪聲特性研究[D]. 楊定國.杭州電子科技大學 2014
[8]湍流邊界層脈動壓力激勵潛艇模型振動聲輻射[D]. 凌芳芳.大連理工大學 2013
[9]潛艇流噪聲與流固耦合作用下流激噪聲的數值模擬[D]. 江文成.上海交通大學 2013
[10]基于大渦模擬的潛艇脈動壓力與流噪聲性能數值計算[D]. 孟堃宇.上海交通大學 2011
本文編號：3613930
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