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原文传递船舶典型管路附件声振特性研究

论文题名：	船舶典型管路附件声振特性研究
关键词：	船舶管路附件;结构设计;声振特性;噪声控制
摘要：	潜艇作为极为重要的军事装备，在当今海战中扮演着不可或缺的角色。随着众多军事强国在反潜技术的大量投入，其隐蔽性的特点不断地被削弱。潜艇内部分布着极为复杂的管路系统，其覆盖范围广泛、种类繁多、形式多样，当其主辅机等大型设备的机械噪声得到有效控制后，潜艇管路系统振动与噪声对总噪声的贡献便显得尤为突出。由于大多数机械设备通过油、水管路与艇体结构直接相连，这就为振动以及噪声的传递以及传播提供了有效途径，同时剧烈的振动会导致设备损坏，且过大的噪声会危害船员身心健康。此外，管路附件不仅会以偶极子形式直接辐射流噪声，而且也会以外力形式激励管壁产生流激振动噪声。本文以船舶典型管路附件三通管、弯管为研究对象，基于混合计算方法以及声-固耦合法分别开展了典型管路附件流噪声以及流激振动噪声数值研究；其次，通过自主设计并搭建的循环水管路系统噪声实验平台，开展管路附件噪声实验研究；最后，开展管路附件传统噪声控制方法与基于仿生技术降噪效果研究，提出有效的船舶管路附件噪声控制方法。　　首先，基于不同亚格子LES湍流模型计算分析了三通管典型管路附件流场特性，将流场平均速度分布与实验测量结果进行对比，证明了流场计算方法的准确性，并确定了基于WMLES亚格子的LES湍流模型。基于混合计算方法(LES+Lighthill声类比)，通过变参数研究三通管、弯管典型管路附件声场特性，揭示管路声学模态与流噪声之间的关系，并得到不同流速、截面尺寸与声场之间的变化规律，为后续船舶典型管路附件流激振动噪声特性研究奠定基础。　　其次，基于有限元方法(FEM)开展典型管路附件模态分析。基于声-固耦合法，通过变参数研究三通管、弯管典型管路附件声场特性，揭示管路附件耦合模态与流激振动噪声之间的关系，得到三通管以及弯管材料厚度、流速、截面尺寸、边界条件与声场之间的变化规律；最后，将典型管路附件流噪声与流激振动噪声进行对比分析，明确两者关系，这为进一步研究管路附件低噪声综合控制技术提供借鉴与指导。　　再者，本文自主设计并搭建循环水管路系统噪声实验平台，通过声级计测量背景噪声信号比，研究改进齐平式插入法噪声测量的可行性；开展船舶典型管路附件噪声实验研究，以佐证数值计算方法可靠性。　　最后，构建传统的导流叶片、复合材料管路附件以及基于仿生技术的管路附件模型，并与原始模型流场以及声场特性进行对比分析；此外，对导流叶片管路附件进行实验研究，证明了数值方法结论的可靠性，并揭示各噪声控制技术降噪机理，这为管路附件声学设计提供参考。
作者：	林鸿洲
专业：	船舶与海洋工程
导师：	王献忠
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2021