基于传递矩阵的船舶振动噪声预报方法研究

摘要

对于船舶和水下航行器结构而言，振动噪声水平是衡量其战斗力与生命力的重要指标，如何实现船舶及水下航行器结构振动噪声的快速预报已经成为工程领域中亟待解决的问题;另一方面，现有船舶及水下航行器结构振动噪声仿真评估存在计算规模大、求解效率低等问题，严重影响了船舶设计建造进度，本文采用理论分析、数值计算及模型试验相结合的手段，基于传递矩阵理论分别建立了船舶及水下航行器结构振动分析模型和舾装复合结构声学性能分析模型，并进行了有效性验证，同时开展了结构形式等因素对船舶振动及舾装复合结构声学性能的影响研究，开发了船舶振动及舱室噪声快速预报软件，提出了船舶舱室噪声舾装防护流程，旨在为船舶舱室噪声舾装防护设计提供参考。
　　论文首先针对船舶及水下航行器结构振动噪声预报评估方法进行了阐述，总结了船舶及水下航行器结构振动噪声不同评估方法的优缺点，并在现有解析法与数值预报方法的基础上，提出一种半解析法—传递矩阵法来评估船舶及水下航行器结构振动噪声特性。
　　其次，本文基于传递矩阵法分别建立了船舶及水下航行器结构振动分析模型，并通过有限元法验证了该模型的有效性，进而基于其开发了船舶及水下航行器结构振动特性快速预报软件，验证了分析模型的快速性。最后以某水下航行器为研究对象，分析了其在不同工况下的振动特性，并进一步研究了不同特征参数对水下航行器结构振动特性的影响规律，可为方案设计阶段船舶及水下航行器结构振动噪声预报提供方法及数据参考。
　　再次，基于传递矩阵法建立了舾装复合结构声学性能分析模型，并通过复合结构声学性能试验验证了该模型的有效性。同时，分别探究了不同结构形式及参数对舾装复合结构微观声学特性的影响规律。研究表明:吸声型和隔声型舾装复合结构能够增加噪声传递能量损耗、降低噪声传递能量，使舱室噪声水平得到明显改善，可为解决工程实际问题提供新思路。
　　最后，基于统计能量法开发了船舶舱室噪声快速预报软件。并以某型巡逻船为例，进行了其典型航行工况下全船舱室噪声特性分析，明确了该船舱室噪声设计薄弱环节;在此基础上，针对噪声超标舱室及区域进行了声学优化设计研究，提出了有针对性的船舶舱室噪声声学防护方案，旨在为船舶及水下航行器舱室噪声控制提供技术支撑。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1研究背景及意义

1．2国内外研究现状

1．2．1船舶及水下航行器结构振动特性分析研究现状

1．2．2船舶及水下航行器结构舱室噪声特性分析研究现状

1．2．3基于传递矩阵法的船舶振动噪声预报研究现状

1．3主要研究内容

1．4论文主要研究框架

第2章船舶及水下航行器传递矩阵法振动模型研究

2．1基于传递矩阵法的水下航行器振动模型研究

2．2基于传递矩阵法的水面船舶振动分析模型研究

2．3振动分析模型有效性验证

2．3．1水下航行器振动分析模型有效性验证

2．3．2水面船舶振动分析模型有效性验证

2．4本章小结

第3章船舶及水下航行器振动特性研究

3．1船舶及水下航行器振动特性快速预报软件开发

3．1．1振动特性快速预报软件架构

3．1．2振动分析模型快速性验证

3．2水面船舶振动特性研究

3．3水下航行器振动特性研究

3．3．1附体附连水质量对水下航行器振动特性的影响研究

3．3．2航行状态对水下航行器振动特性的影响研究

3．3．3非耐压壳厚度对水下航行器振动特性的影响研究

3．4本章小结

第4章复合结构声学性能模型及试验研究

4．1基于传递矩阵法的舾装复合结构声学性能分析模型研究

4．2材料与结构复合声学性能模型试验验证

4．2．1试验原理及方案

4．2．2试验测试设备及方法

4．2．3试验模型及安装

4．2．4复合结构声学性能模型有效性验证

4．3舾装复合结构微观声学特性研究

4．3．1吸声型舾装复合结构微观声学特性分析

4．3．2隔声型舾装复合结构微观声学特性分析

4．4本章小结

第5章船体舾装复合结构噪声防护应用研究

5．1基于统计能量法的船舶舱室噪声预报及特性分析

5．1．1基于统计能量法的船舶舱室噪声预报模型研究

5．1．2船舶舱室噪声预报软件开发

5．1．3船舶舱室噪声特性分析

5．2船舶舱室噪声舾装防护设计流程研究

5．2．1船舶舱室噪声舾装防护设计流程

5．2．2船舶舱室噪声舾装防护效果验证

5．3船舶舱室噪声舾装防护设计应用

5．4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢