水下复合结构吸声体吸声性能的优化研究

摘要

在潜艇表面敷设吸声层可以有效吸收主动声呐发射的声波，从而降低回波强度，提升潜艇的隐身性能。随着水声探测设备的不断进步，与之对抗的水声隐身性能也需要不断提高，以提高潜艇的生存能力。因此，本课题对含圆柱空腔结构的橡胶板和多孔金属材料结合的复合结构吸声体的吸声性能展开研究。
　　首先，根据声波在分层材料和含圆柱空腔结构的吸声层中的传播特性，推算出双层以及三层含空腔橡胶吸声体的吸声系数计算公式，根据计算结果，分析不同层数下吸声体的吸声性能随其空腔尺寸和厚度变化的规律；然后，引入多孔金属材料中声波的传播特性，计算绘制橡胶板和多孔金属材料复合体的吸声系数随频率变化的曲线，将多孔金属层加入前和加入后的吸声体进行对比，多孔金属层加入后吸声体的低频吸声性能明显提升；最后，在厚度相等及两层橡胶层空腔尺寸相等的前提下，对橡胶吸声体和复合吸声体的吸声能力随频率变化的曲线进行分析比较，结果表明，加入多孔金属层的吸声体有良好的整体吸声性能。
　　由于复合结构吸声体的吸声性能受多个结构参数的影响，所以选用多种群遗传算法，对复合结构吸声体的空腔尺寸和每层厚度进行优化，寻找它们的最佳组合，使吸声体在给定的频带范围内平均吸声系数最大，即吸声性能最优。用MATLAB软件对最优组合参数进行的验证计算表明，不论是整体优化还是局部低频优化，用多种群遗传算法优化后的复合结构吸声体在设定的频带范围内会有更好的吸声性能。

目录

声明

1 绪 论

1.1 课题背景及意义

1.2 吸声材料及结构的研究进展

1.3 吸声材料及特性研究的理论方法

1.4 优化方法在吸声材料研究中的应用

1.5 课题主要内容及研究方案

2 吸声层特性研究的理论基础

2.1 波动方程概述

2.2 吸声性能的评价方法

2.3 声波在多层介质上的传播

2.4 声波在含圆柱空腔结构的吸声层中的传播

2.5 声波在多孔金属材料中的传播

2.6 小结

3 复合结构吸声体的声学特性

3.1 单层橡胶吸声体吸声特性计算

3.2 双层橡胶吸声体吸声特性计算

3.3 含多孔金属双层吸声体吸声特性计算

3.4 含多孔金属三层吸声体吸声特性计算

3.5 计算结果对比分析

3.6 小结

4 吸声体吸声性能的优化研究

4.1 遗传算法

4.2 多种群遗传算法

4.3 多种群遗传算法用于吸声体吸声性能的优化

4.4 小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表论文目录