圆柱壳的振动声辐射的数值分析

摘要

圆柱壳组合结构在民用和国防工程项目中的大量应用，特别是航行器设计中对壳体结构声振性能的特殊要求，使得圆柱壳体结构振动声辐射特性的研究成为振动和噪声控制领域的一项前沿性研究课题。实现对圆柱壳组合结构振动噪声的精确预报是实现工程结构以及航行器、特别是水下航行器低噪声设计的关键环节。由机械设备作为声源直接向内部声腔辐射形成空气噪声激励艇体振动产生的噪声是水下航行器辐射噪声的主要来源之一。 本文的主要研究内容是点声源激励下加筋圆柱壳壳体的振动和声辐射的数值计算和分析。在中低频区域，结合有限元方法和边界元方法对水下加肋壳体在点声源激励下的振动声辐射特性做了研究，给出了声源位置改变对壳体辐射声功率和均方速度的影响。在中高频区域，采用统计能量分析的方法对水下弹性壳体在点声源激励下的振动声辐射特性进行了详细地分析，并进一步分析了阻尼处理、阻尼层厚度对水下弹性壳体振动声辐射特性的影响。 本文的另一个研究内容是基于振动测量的加肋双层圆柱壳的中高频振动预报。在中高频段采用统计能量法推导出圆柱壳测点子系统振动能量到壳体表面所有子系统振动能量的传递函数，进而得到壳体表面的均方振动速度级。数值计算通过壳体表面布置的有限测点振动信号作为输入，采用推导出的能量传递矩阵来预报壳体表面均方速度级，并与试验结果对比表明该预报分析方法是可行的和较准确的。