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舱室声激励下圆柱壳振声耦合特性、控制方法及工程估算公式研究
| 论文题名： | 舱室声激励下圆柱壳振声耦合特性、控制方法及工程估算公式研究 |
| 关键词： | 圆柱壳结构;振动声辐射;声激励;吸声结构 |
| 摘要： | 潜艇作为重要的水下作战平台和国防军事武器，其隐身性能关乎生存能力和战斗力强弱，圆柱壳作为潜艇舱段的主要结构形式，其水下辐射噪声的大小是决定舰艇隐身性能的重要因素。研究发现，探究圆柱壳和封闭圆柱声腔结构-声耦合特性，明确二者耦合关系对圆柱壳振动噪声的影响，从而有针对性地对圆柱壳振动声辐射进行控制具有重要的意义。经验公式估算法作为潜艇噪声预报的主要方法之一，预报速度快且具有较高可信度，因此展开空气噪声激励下圆柱壳水下振动声辐射工程估算公式推导和验证具有较强的工程应用价值。 首先，针对单层加筋圆柱壳结构，计算分析了圆柱壳结构-声腔耦合作用、壳体-声腔系统的耦合系数及其簇耦合特性，在此基础上进一步分析了影响圆柱壳振动声辐射曲线峰值的因素。结果表明：圆柱壳结构-声腔耦合系统存在壳-腔耦合、腔-控模态和壳-控模态这三种情况，声激励作用下，圆柱壳结构模态、声腔模态、结构与声腔的耦合均有可能影响结构振动响应的峰值结果。 基于第二章结论，通过改变结构刚度、声腔分布和增加阻尼层结构，研究了结构模态、声腔模态和二者耦合关系对声激励下圆柱壳振动声辐射结果的影响，并提出相应的控制措施。针对吸声控制手段，推导了多层吸声结构吸声系数理论公式，提出并验证了三种计算声激励下敷设多孔吸声材料单层圆柱壳振动声辐射的方法。结果表明：针对不同的结构-声耦合类型，来改变结构模态、声腔模态或结构与声腔间的耦合，能够有效避免幅值较大的峰值点，进而降低结构的振动声辐射。敷设吸声材料能有效降低结构振动声辐射。 最后针对空气噪声激励下引发的水下噪声，推导了声波经过壳体再传递到水中的传递损失经验公式。低频和中高频时分别使用COMSOL软件和VAOne软件进行数值计算，对比验证了本文使用经验公式法对圆柱壳振动声辐射结果进行快速预报的可行性。 |
| 作者： | 杨欣眉 |
| 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： | 2022 |
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