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基于改进传递矩阵法的锥、柱壳体的声振特性分析
| 论文题名： | 基于改进传递矩阵法的锥、柱壳体的声振特性分析 |
| 关键词： | 潜艇;圆锥壳;环肋圆柱壳;传递矩阵法;声振特性 |
| 摘要： | 在进行潜艇的振动和声辐射机理的研究中，通常将潜艇中部舱段简化为环肋圆柱壳，艉部舱段简化为环肋截顶圆锥壳来进行研究。传统传递矩阵法求解壳体振动特性时，状态向量一阶微分方程推导过程非常复杂，而且各段的传递矩阵连乘求得总传递矩阵会使其产生比较大的累积误差。本文针对传统传递矩阵法的不足，以环肋锥、柱壳为研究对象，提出了一种改进传递矩阵法，分析锥、柱壳体自由振动特性以及水下声辐射特性。 提出了一种求解环肋圆柱壳自由振动特性的改进传递矩阵法，通过引入位移中间向量和关联矩阵，大大简化了传递矩阵推导过程。根据环肋和壳体连接处的变形连续条件导出了环肋点传递矩阵。将场传递矩阵和点传递矩阵相乘得到总传递矩阵，采用搜根方法求得环肋圆柱壳的固有频率，并讨论结构参数、边界条件对圆柱壳自由振动特性的影响。 考虑激励力以及声压的作用，采用改进传递矩阵法求得环肋圆柱壳动响应传递方程。为了提高计算精度，对圆柱壳进行离散分段，对所有离散单元的传递方程进行整合构造求解声辐射特性的总传递控制方程。然后根据两端边界条件分别求得集中力和广义声压作用下的响应，最后根据流固耦合交界面处的运动连续条件从而实现声压系数的求解。并讨论结构参数、边界条件、激励力方向、流体介质对环肋圆柱壳水下声辐射特性的影响。 采用改进传递矩阵法推导出圆锥壳场传递矩阵和环肋点传递矩阵，并对场传递矩阵使用精细-高斯积分进行求解。为了提高计算精度，沿壳体方向进行精细分段，进而整合成总自由振动方程，然后使用搜根方法求解固有频率，研究了边界条件、环肋以及半锥顶角对锥壳自由振动特性的影响。 提出了一种求解环肋圆锥壳水下声辐射的改进传递矩阵法，并验证了其有效性。与求解圆柱壳水下声辐射相比，解决了圆锥壳中变系数非齐次一阶微分方程的求解，通过细化圆锥壳分段，将变系数方程转化成了常系数方程，并将所有分段的传递控制方程构造成总传递方程，然后根据两端边界条件分别求得集中力和广义声压作用下的位移响应。根据流固耦合交界面处的运动连续条件从而实现声压系数的求解，进而求得水下辐射声压。讨论了锥顶角、环肋、结构损耗因子、介质、边界条件对圆锥壳水下声辐射特性的影响。 |
| 作者： | 许瑞阳 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 吴卫国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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