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湍流激励下潜器蒙皮减阻降噪性能研究
| 论文题名： | 湍流激励下潜器蒙皮减阻降噪性能研究 |
| 关键词： | 潜器蒙皮;减阻降噪性能;湍流激励;振动特性;结构设计;潜水艇 |
| 摘要： | 潜艇是各国海洋军事力量的重要组成部分，一直以来都受到各国军事专家的关注。在新的国际形势和技术背景下，人们对于潜艇的机动性和声隐身性能提出了更高的要求，希望潜艇在高速航行时的流体阻力和辐射噪声得到更有效的控制。为适应新时期的作战需求，提高潜艇的整体作战性能和生存能力，各种具有减阻降噪作用的蒙皮逐渐成为相关领域的研究热点。 本文以潜器蒙皮为研究对象，分析了利用蒙皮进行潜艇湍流减阻降噪的必要性和可行性，回顾了湍流脉动以及潜器蒙皮的研究进展，设计了具有双层减振结构的潜器柔性蒙皮，并从随机振动特性和减阻降噪性能两个方面进行了深入研究。 本文主要进行了以下几个方面的工作： 首先，根据潜器蒙皮工作原理和特点，确定了具有双层减振结构的柔性蒙皮设计方案并对其结构进行了详细设计。蒙皮主要由柔性表面约束层和双层减振结构组成，两者的协同作用能有效降低湍流边界层的脉动压力、抑制湍流猝发现象，实现对湍流阻力和流噪声的有效控制。 其次，应用Fluent软件模拟潜艇模型周围流场，求解了模型表面的脉动压力，并通过傅里叶变换求其功率谱密度；利用虚拟激励法并结合有限元软件，将所求功率谱密度作为输入分析了蒙皮结构在湍流脉动压力作用下的随机振动特性，结果表明柔性蒙皮能够有效减小壳体的随机振动变形。 然后，基于流固耦合法和 ANSYS有限元软件分析了潜器蒙皮的减阻降噪性能。利用ANSYS Workbench平台对蒙皮结构进行了水动力学以及声学分析，结果表明：设计的柔性蒙皮结构对湍流阻力和噪声具有良好的控制作用，其机理主要是柔性表面随脉动压力的变形和双层减振结构对于湍流脉动的衰减作用降低了湍流强度，最终使流动阻力减小、湍流噪声减弱。 最后，研究了主要设计参数对蒙皮性能影响规律。通过调整模型的参数设置，对不同设计参数下蒙皮性能进行了研究，总结了各参数对蒙皮性能影响规律：材料阻尼的增大可以改善蒙皮减阻降噪性能，对低频降噪性能的改善尤为明显；弹性模量增大会使蒙皮整体性能下降；中间质量对于蒙皮减阻降噪性能影响不大，但较大的质量有利于提高系统稳定性。 本文设计了一种具有双层减振结构的潜器柔性蒙皮，基于有限元软件和流固耦合法对其减阻降噪性能进行了研究，并探索了各项设计参数对蒙皮性能的影响，此项工作可以为以后潜艇蒙皮的设计提供参考。 |
| 作者： | 王仲 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 刘少刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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