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潜艇结构模型振动声辐射及其灵敏度分析
| 论文题名： | 潜艇结构模型振动声辐射及其灵敏度分析 |
| 关键词： | 潜艇;结构模型;流固耦合;有限元法;边界元法;有限差分法;声辐射;灵敏度分析 |
| 摘要： | 在反潜作战时，主要是根据探测潜艇辐射噪声来发现潜艇的。潜艇辐射的噪声越小就越不容易被侦查到，因此，潜艇的声隐性是衡量其战斗力的首要的重要指标。如何降低潜艇在水下航行时所辐射的噪声，一直是世界各国海军努力的方向。对潜艇常用的降噪方法是给动力系统进行减振处理和在壳体表面贴吸声材料。除此之外，还可以修改结构参数以达到降低潜艇辐射噪声的目的，本文正是从这一角度出发来研究潜艇结构模型辐射噪声。 首先，介绍了国内外学者对于结构声学数值计算、结构振动声辐射、潜艇结构声辐射、结构动力灵敏度以及结构-声学灵敏度等领域的研究概况。 其次，介绍了流固耦合问题的振动理论，以潜艇结构模型为研究对象，利用有限元软件ANSYS建立了浸没在水中的潜艇（双壳）流固耦合模型，计算了水下潜艇结构模型在低频范围内的前九阶固有频率，给出了对应的振型，还计算了潜艇外壳三处节点的振动响应位移和振动响应速度。 再者，介绍了声学理论和边界元理论。采用边界元软件Virtual.Lab Acoustics建立了潜艇结构模型的边界元模型，计算了结构振动在近场的辐射声压级、辐射声功率级、绘制出了潜艇在yz平面上的声压指向性以及声压云纹图。还对比研究了同等条件下，在激励频率为10Hz-500Hz范围内，单、双层壳在辐射声压级、辐射声功率级、辐射效率以及表面均方振速等声学特性上的区别，解释了潜艇采用双壳结构形式有助于降低辐射噪声。 最后，推导了结构振动响应灵敏度公式和声辐射灵敏度公式，以潜艇结构模型为对象研究了以内外壳长度、内外壳半径、内外壳厚度、肋板厚度为设计变量，利用有限差分法分别计算了结构固有频率灵敏度、结构振动响应灵敏度、场点声压级灵敏度以及结构振动辐射声功率级灵敏度，探究了不同设计变量对各个目标函数的影响程度，得到了一些具有实用价值的结论。 |
| 作者： | 黄埔 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 黎胜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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