水下圆柱壳体激励力源匹配识别方法研究

摘要

水下航行器的研究已经成为各国海洋研究重要的一部分。而水下航行器的声隐蔽特性是极其重要的性能之一，只有保证了声隐蔽特性才能使水下航行器在水中行驶不被发现，保证其作战性能。而保证声隐蔽性能的前提是能发现并抑制结构内部的噪声源。本文正是基于该目标，针对结构内部力源位置强度识别问题展开研究。
　　本文结合了匹配场原理，对结构内部力源识别做了研究，利用有限元软件ANSYS，边界元软件SYSNOISE、VirtualLab对水下的平板结构和单层圆柱壳进行激励力响应仿真。针对力源定位及力源强度分析问题，结合匹配场处理技术，探究一种匹配场力源识别技术。水下结构多为圆柱壳体结构，所以本文选择圆柱壳体作为研究对象。首先使用有限元软件ANSYS建立单层圆柱壳模型，在边界元软件SYSNOISE中计算其受单力源及多力源激励情况下的声振特性及声场特性，建立声压拷贝场、振速拷贝场和辐射声功率拷贝场。对不同激励情况下的壳体振动特性进行分析，针对不同形式力源激励方式，研究了力源等效方法。
　　将粒子群遗传算法应用于力源搜索过程。针对不同信噪比情况下的搜索精度进行数据仿真分析，将声压、振速、辐射声功率作为匹配因子时的阈值条件进行分析。对运用的力源识别匹配场方法进行验证，使用计算所得数据建立拷贝场进行遗传算法搜索，在不同信噪比情况下进行匹配识别，将所得搜索结果与边界元仿真计算结果做比较，验证了所用搜索算法的正确性。
　　本文的目的是验证运用的结构内部力源识别方法的可行性。在消声水池中使用单层圆柱壳模型进行内部力源激励试验。在单力源情况下，该方法可以精确地识别激励源的强度及位置。本文验证了力源识别匹配场处理方法的准确性与可行性，进而可以为水下结构减振降噪提供依据和指导。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 论文研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究方法

1.4 本文研究方法

1.5 本文主要内容

第2章 有限元和边界元基本方法

2.1 有限元基本理论

2.2 边界元基本理论

2.3 水下圆柱壳体振动有限元边界元分析

2.4 本章小结

第3章 水下壳体结构力源识别匹配场处理方法

3.1 力源识别匹配场处理方法

3.2 水下圆柱壳体振动及声辐射特性

3.3 水下圆柱壳体广义拷贝场建立方法

3.4 本章小结

第4章 水下壳体结构力源识别方法分析

4.1最优搜索算法的选取

4.2 匹配搜索算法阈值条件

4.3 匹配搜索算法精度分析

4.4 本章小结

第5章 水下壳体结构力源识别方法试验探究

5.1 试验系统建立

5.2 单激励源工作情况下的力源识别结果

5.3 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