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原文传递敷设自由阻尼层的水下非圆柱壳的振动声辐射特性研究

论文题名：	敷设自由阻尼层的水下非圆柱壳的振动声辐射特性研究
关键词：	非圆柱壳;阻尼层;声压级;声功率级;辐射效率级;振动均方速度级
摘要：	水下航行器是一种航行于水下的航行体,包括水下无人航行器和水下载人航行器,它们是用来完成水下侦测、勘探甚至是军事上的进攻防守等任务的利器。在海洋开发日益重要的现在,水下航行器的开发及优化越来越受到了各个国家的重视,无论是在军用上还是在民用上,都扮演着不可或缺的角色。伴随着现代社会科学技术和声纳技术的高度发展对水下航行器的隐蔽性提出了很高的要求。有限长壳体作为水下航行器耐压壳部分的主要结构形式,其声辐射大小作为水下航行器的综合性能中的重要指标,是影响隐蔽性的直接因素,受到各国研究机构的高度重视。在早期的研究中,各国学者都将水下航行器简化成简支的圆柱壳体来研究,对于非圆壳体振动声辐射特性的研究至今没有广泛展开。由于水下壳体结构设计的复杂性和多样性,仅仅将其简化成圆柱形壳体来考虑,已经不能满足工程和实际的需要,对于水下非圆形壳体的研究势在必行。　　正是基于上述原因,本文采用辐射声压级、辐射声功率级、辐射效率级和表面振动均方速度级作为非圆壳体模型声振特性评价指标,探究了在无限域流场中,承受单位简谐点激励力作用下的非圆柱壳体的声辐射特性。　　解析过程中,对于敷设的自由阻尼层,忽略其质量,将其简化成无质量的弹簧,主要通过受拉压变形损耗结构模型受力产生的振动能量。采用经典的哥氏壳体理论,推导出了敷设自由阻尼层的水下非圆壳体振动控制方程。采用傅里叶积分变换,将结构的振动控制方程简化为一阶变系数齐次的微分方程组,通过精细积分法的应用,求解得出用壳体中面位移μ,v,w来表示的壳体表面振动位移,综合自由阻尼层的运动控制方程,得到阻尼层表面的径向振动位移。对于辐射声压,综合了Helmholtz波动方程、Neumann边界条件和Sommerfeld远场辐射条件,采用虚拟边界积分法和虚拟边界元法得到用阻尼层表面径向位移表示的声压表达式。最后求解在无限域流场中非圆壳体的声振耦合方程。　　在数值求解方面,本文讨论了敷设的自由阻尼层的复刚度、非圆壳体椭圆度和壳体结构厚度对非圆壳体的振动声辐射特性的影响,为水下非圆壳体的低噪声优化设计提供一定的参考。　　计算结果表明,敷设自由阻尼层后非圆壳体表面声压大大降低,并且随着阻尼层复刚度Z的增大,椭圆壳体的表面声压也随之增大。敷设自由阻尼层后壳体辐射声功率级和表面振动均方速度级都有明显的降低。辐射效率级整体呈降低趋势,某些频率处却出现偏大现象,这是由于敷设阻尼层的椭圆壳体发生了共振峰偏移的现象。辐射声功率级、表面振动均方速度级和辐射效率级都随着复刚度值Z的减小而减小。可见随着复刚度值Z的减小,降低辐射噪声的效果越好。椭圆壳体振动声辐射特性随壳体椭圆度和结构厚度的变化情况复杂,在特定的频率点处需具体研究。
作者：	肖静
专业：	固体力学
导师：	石焕文
授予学位：	硕士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文