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内置隔振单元的蒙皮结构设计及其降噪特性研究
| 论文题名： | 内置隔振单元的蒙皮结构设计及其降噪特性研究 |
| 关键词： | 舰船;柔性蒙皮;内置隔振单元;结构设计;降噪特性 |
| 摘要： | 潜艇、鱼雷等水下航行器作为海洋军事力量的重要组成部分，一直都受到世界各国的高度重视。为满足日益增长的国家安全战略需求，各国对水下航行器的快速性及隐身性能都提出了更高的要求。因此，如何提高水下航行器的声隐性能，成为了船舶机械以及减阻降噪工程领域的研究热点。 舰船隔振系统通过在振源和基础之间添加隔振装置，利用其弹性变形能够十分显著地降低扰动源作用时机械振动及噪声的传递。因此，本文基于舰船隔振系统优异的减振降噪特性，提出通过在柔性蒙皮中内置微小隔振单元的方式，构建一种新型的蒙皮结构，进而对该蒙皮的降噪特性及机理进行全面系统的研究。 本文主要进行了以下几个方面的工作: 首先，基于蒙皮结构的工作特点和设计需求，结合舰船隔振系统和柔性表面流体减阻降噪技术，构建了一种新型的流体降噪蒙皮结构。蒙皮结构主要由内外约束层和隔振单元组成，可以有效地抑制边界层的转捩，降低湍流脉动的产生，实现对流噪声的有效控制。 其次，建立了双向流固耦合控制方程;利用大涡模拟方法获得脉动激扰下蒙皮表面流场信息，得到了蒙皮结构表面在轴向与周向上的湍流脉动压力分布规律;对比有无蒙皮的脉动压力分布，探究了蒙皮对研究对象表面脉动压力的影响。结果表明本次设计的蒙皮结构对降低湍流脉动压力具有良好的效果。 然后，基于求得的湍流场信息以及FW-H声学方程和边界元法，利用Fluent和LMSVirtual.Lab软件对蒙皮周围流噪声空间分布进行求解，得到蒙皮周围声场信息;通过对比是否敷设蒙皮的平板结构周围流噪声的声压值大小，确定了蒙皮结构具有良好的降噪效果;通过对比分析不同流速下的流噪声大小，得知流噪声会随着流速的增加而逐渐变大，变化幅度在近场区较大，而在远场区较小。 最后，基于流动稳定性的分析理论以及边界层稳定性的判定依据，结合流体、固体小扰动控制方程和流固耦合面的连续性条件推导出了边界层流动稳定性的特征方程;基于时间-空间理论对其进行求解，并根据其特征根的分布探究蒙皮结构材料特性对边界层稳定性的影响，结果表明随着张力系数和阻尼系数的增大，边界层流动的稳定性越好，而过大的支撑刚度则会对边界层稳定性产生不利影响，从稳定性的角度阐述的蒙皮结构的降噪机理。 |
| 作者： | 李征远 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 刘少刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2019 |
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