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水下复合材料舵翼的声学特性仿真及实验研究
| 论文题名： | 水下复合材料舵翼的声学特性仿真及实验研究 |
| 关键词： | 军用舰艇;舵翼结构;复合材料;声学特性 |
| 摘要： | 由于声波在水下优良的传播性能，声学理论的应用不仅覆盖了包括渔业资源勘探、岛礁避碰等在内的民用方面，而且扩展到了诸如舰艇声隐身等军用领域。军用舰艇在水面及水下执行作战任务时，其隐蔽性将直接关系到舰艇和舰上工作人员的安全。为了实现军用舰艇更加良好的隐蔽性能，对舰艇及其附体结构进行声学研究便显得十分紧要和迫切，而舵翼作为舰艇结构中常见的组成部分，它对舰艇整体的声学贡献是不容忽视的，因此本文将针对舵翼原尺寸模型进行全面的声学研究。 在众多的改善结构声学性能的方法中，使用复合材料是近来应用范围最为广泛的方法之一。复合材料在舵翼结构上的应用已有先例，工程中通常以增强材料和基体材料组成的复合材料替代原来的钢材，从而达到理想的声学性能。本文给出了以表层玻璃纤维增强复合材料、中间层聚氨酯吸声复合材料、内层硬质填充泡沫和钢骨架构成的复合材料舵翼模型，并将纯钢材舵翼作为对照，采用结合自动匹配层技术的声学有限元法，从振动声辐射和声散射两方面研究复合材料对舵翼声学性能的影响规律，具体的研究工作为： 第一，建立了舵翼的复合材料和钢材的原始模型，分别在单位简谐力激励骨架交叉处和板格中心处两种不同情况下，对比研究了两种材料模型的振动及声辐射性能。并且，为了对原始复合材料进行进一步的声辐射性能优化，选取了多种透声和吸声材料进行组合，研究不同材料的影响规律，寻找更优的复合材料组合。 第二，从声散射的角度，继续针对两种材料的舵翼模型进行研究，对比了两者在单位平面波入射下的散射声压和声目标强度特性，研究了复合材料对舵翼声散射性能的影响。接着，为了对原始复合材料进行进一步的声散射性能优化，选取了多种透声和吸声材料进行组合，研究不同材料的影响规律，寻找更优的复合材料组合。 第三，基于实验项目得以对两种材料舵翼模型进行声目标强度测量，并对高信混比的实验结果进行了分析，讨论了复合材料舵翼模型对声目标强度的降低效果，最后将实验结果与有限元法计算的数值解进行了对比，进一步验证了有限元法计算的正确性。 |
| 作者： | 宋沨 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 李威 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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