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原文传递水下锥壳声辐射特性分析及优化

论文题名：	水下锥壳声辐射特性分析及优化
关键词：	潜艇;声隐身性能;声辐射特性;参数化建模
摘要：	潜艇作为国防利器，担负着守卫国土，保护我国海洋权益的重要责任，其作战性能的高低受到声隐身性能的影响。潜艇的轴系、主机等都安装在其艉部，艉部的振动会对其声学性能产生较大影响。本文以圆锥壳作为艉部的简化模型，对其声辐射性能进行预报，研究其声辐射特性，对其进行声学灵敏度分析，优化其声学性能，具体的工作内容如下：　　圆锥壳结构参数改变时，其振动特性和声辐射特性都会发生改变，介绍并使用使用有限元耦合无限元（FEM-IFEM）的方法计算其声辐射特性。对Abaqus进行二次开发，完成锥壳的参数化建模，并实现自动应用FEM-IFEM法进行计算，对计算结果自动处理得到辐射声功率。以此为基础研究其半锥角、纵筋数量、环肋数量等结构参数改变时，圆锥壳声振特性的变化情况。　　以平板为算例使用kirchhoff近似法对其声辐射性能进行预报，验证了该方法的准确性，并讨论振动测点选取对其预报结果精度的影响，结果显示，在预报频段内，振动测点的间隔应该小于频段内最短弯曲波的波长。使用有限元方法根据锥壳在水中和真空中低阶模态的固有频率计算其附连水质量，探讨锥壳各参数对其附连水质量的影响因素，考虑以附连水质量代替水域的影响进行声辐射计算，使用 kirchhoff方法预报其远场声压。改变锥壳的半锥角及长度，计算一系列锥壳的附连水质量，绘制成附连水质量图谱。　　以辐射声功率和均方振速作为声学表征量，改变圆锥壳的各结构参数，计算此过程中其声学表征量对结构质量的灵敏度，灵敏度较高说明了改变这种结构参数时，增加相同的质量会使声学表征量产生更大的变化。后续依照灵敏度的高低顺序，以降低结构的辐射声功率和均方振速为优化目标，对结构各参数进行优化，使锥壳更快地达到设计目标，并在优化过程中使用增加更少的质量。
作者：	沈猛
专业：	机械
导师：	任春雨;王春旭
授予学位：	硕士
授予学位单位：	华中科技大学
学位年度：	2022