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基于解析法的水下环肋圆锥壳声振特性研究
| 论文题名： | 基于解析法的水下环肋圆锥壳声振特性研究 |
| 关键词： | 水下潜器;环肋圆锥壳;声振特性;流体负载;单元辐射叠加法 |
| 摘要： | 水下潜器艉部可用环肋圆锥壳近似模拟，锥壳结构声振特性的研究，对于潜器艉部噪声控制有着重大的科学与工程意义。本文提出了水下环肋圆锥壳在低频、典型和弹性边界条件下的自由振动与受迫振动声辐射的解析方法，研究了水下环肋圆锥壳低频时的声振特性。 首先在环肋圆锥壳肋骨和壳体结合处将壳体划分成多个子结构。采用Flügge理论描述锥壳分段的运动方程，位移函数表达为幂级数的形式。通过将锥壳划分成多个窄的分段，并将每个分段局部等效为柱壳，来考虑流体负载的影响。将环肋离散处理并用圆环板运动方程进行描述。然后，由边界条件和相邻子结构间的连续条件形成最终求解环肋锥壳振动的刚度矩阵，采用单元辐射叠加法求得壳体远场声压。将文中解析法计算结果与有限元法或已有文献中计算结果对比，验证了本文解析法的正确性。 随后用解析法研究了水下环肋锥壳自由振动特性。研究了流体负载、边界条件、半锥角、厚度、锥壳长度及环肋尺寸等对典型边界条件下环肋锥壳自由振动特性的影响，并研究了锥壳结构参数对弹性边界下锥壳基频和梁频的影响。 最后，在研究自由振动特性的基础上，分析了结构参数、流体负载等对环肋锥壳声振特性的影响，考虑了垂向激励、纵向激励、对称/非对称激励及偶极子源激励分别作用下锥壳声振特性并与圆柱壳声振特性作对比。 总的来说，本文采用圆环板处理环肋，相对于“平摊法”、能量法等精度更高，适于处理任意布置的环肋；大多数相关文献主要研究典型边界条件下壳体的振动特性，而文中对弹性边界条件下圆锥壳的自由振动特性给出了详细的分析，可为壳体截断处边界条件选取这一工程实际问题提供理论指导；本文还详细对比了圆锥壳与圆柱壳声振特性，分析了半锥角对结构声振特性带来的影响，对潜器艉部螺旋桨-轴-艇噪声这一工程问题，从机理上详细分析了结构参数对锥壳声振特性的影响，并将偶极子源激励与力激励对比，为螺旋桨直接辐射噪声和桨轴激起艇体的振动噪声大小排序提供理论依据，研究结论可为水下潜器艉部结构声学设计提供理论指导。 |
| 作者： | 邓乃旗 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 陈美霞 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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