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原文传递隔声覆盖层声学特性的若干问题研究

论文题名：	隔声覆盖层声学特性的若干问题研究
关键词：	潜艇壳体;隔声覆盖层;静水压力;粘弹性材料力学;隔声性能;有限元计算
摘要：	潜艇壳体表面敷设的声学覆盖层已经成为现代潜艇必不可少的重要装备。虽然敷设于潜艇耐压壳外表面的吸声覆盖层兼具隔声性能,但是其最主要的声学设计还是满足降低主动声呐的探测回波,其阻抗特性应与外部水介质尽可能地接近(阻抗匹配),这样可以使得绝大部分的入射波进入吸声覆盖层本体传播而被损耗或吸收掉。但是对于以降低本艇噪声向外辐射为主要目标的隔声覆盖层而言,阻抗失配特性是提高其隔声性能的主要机理,而阻抗失配特性常与抗静压能力相矛盾,因此研究如何在保持隔声覆盖层的抗压能力基本不变的前提下提高其隔声特性,对于降低潜艇自身噪声的向外辐射具有重要的实际意义和应用价值。　　本文以水下隔声覆盖层的声学特性为研究对象,从实验测量、数值计算和理论分析的角度研究了隔声覆盖层的三个问题,即静压条件下粘弹性材料动态力学参数的改进测试方法、声管中隔声量的精确测量以及空腔阵列型隔声覆盖层的声学特性研究三个内容。通过研究归纳了静压引起粘弹性材料动态力学参数改变的规律,完善和发展声管中隔声量的精确测量方法,以及建立圆柱空腔阵列型隔声覆盖层的理论模型并进行水声声管中的实验研究。　　 1.通过测量两种不同结构覆盖层的复反射系数并计算等效复波数,而等效复声速与粘弹性材料的复纵波声速和复剪切波声速具有明确的解析关系,计及空腔结构的静变形后,以此来反演静压条件下的粘弹性材料动态力学参数。通过对丁苯橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶和聚氨酯四种粘弹性材料的测量和计得到如下主要结论:(1)静压对三种橡胶材料的动态力学参数影响较大,而对聚氨酯的动态力学参数影响相对较小;(2)静压对粘弹性材料的复纵波声速实部及其损耗因子影响很小,但是三种橡胶材料的复剪切波声速实部随静压增加而逐渐增加,其损耗因子随着静压增加而逐渐减小。　　 2.研究了声管中声学材料隔声性能测试的两种方法。第一种是计及发射换能器表面和透射管中声学终端的所有反射波,对传统四传声器测量的修正方法。若发射换能器或声学终端的吸声性能欠佳(如水声声管的吸声尖劈)时,考虑所有高次反射波是必要的。第二种是通过测量表面阻抗间接计算隔声性能的方法,通过测量得到不同背衬条件下样品的前、后表面阻抗,计算与传递矩阵相关的中间变量和隔声特性,该方法可用于高静压条件下水声材料的隔声性能测量。　　 3.新研制的圆柱空腔阵列型隔声覆盖层的空腔轴线与覆盖层的表面平行,这种结构能够有效提高声学材料的抗静压能力。通过有限元方法计算隔声覆盖层的声学特性,以及对隔声覆盖层的等效参数分析,得到如下主要结论:(1)结构孔隙率和基体材料的剪切波声速都是决定覆盖层隔声特性的重要因素:孔隙率越大或剪切波声速越小,相应的隔声量越大;(2)增加基体材料的损耗因子对于隔声量曲线能够起到削峰填谷的作用。
作者：	陶猛
专业：	机械工程;机械设计与理论
导师：	华宏星
授予学位：	博士后
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文