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原文传递敷设阻尼层的加肋圆柱壳辐射性能及噪声特性分析

论文题名：	敷设阻尼层的加肋圆柱壳辐射性能及噪声特性分析
关键词：	潜水艇;加肋圆柱壳;阻尼材料;辐射噪声;减振降噪
摘要：	随着水下声对抗技术的不断发展，声纳对水下目标的识别和跟踪能力大大加强，如何更有效地提高潜艇的隐身性能，已成为当代海军装备技术中一个急需解决的重要课题。有限长圆柱壳是潜艇耐压和非耐压船体的主要结构形式，在潜艇船体上敷设阻尼层是一种主要的减振降噪方式。因此研究敷设的阻尼层对加肋圆柱壳在流场中的声辐射特性的影响十分重要。本文研究了流场中在径向简谐激励作用下的加肋圆柱壳体，敷设阻尼层后的振动和声辐射性能。壳体位移函数采用满足两端简支边界条件的圆柱壳在真空中的自由振动模态的叠加。壳体振动采用经典的Flugge薄壳理论来描述。利用模态展开法将壳体的位移用基于双级数形式展开；假定阻尼层厚度与其伸缩波长的比值远小于1，将阻尼层的位移沿厚度方向利用Taylor展开的近似方法来求解Navier方程；应用Neumann外边值问题的谐和Green函数解得声压的表达式，再用壳体表面的边界条件来求解，得到壳体振动所产生的用壳体位移来表示的声压表达式。最终导出壳体在流场中的流固耦合振动方程。通过阻尼层与壳体作用的边界条件求解流固耦合振动方程，解得辐射声场的表达式。并应用所解得的辐射声场表达式，计算了壳体在点源径向简谐激励下的表征壳体总体振动与声辐射的两个物理量：辐射声功率级和振动均方速度级。数值分析并讨论了阻尼层的各项参数的变化对壳体振动和声辐射性能的影响，为圆柱壳甚至潜艇的减振降噪提供了一定的参考。随着潜艇等水下目标隐身性能的提高，为了探测与识别对方目标，则要求我方声纳对水下目标的识别和跟踪能力大大加强，如何更有效、快速地提取目标特征十分关键。为此，本论文研究了两种有效的目标特征提取的新方法，即基于高阶谱与循环谱的方法。主要研究了基于三阶累计量对角切片的11/2维谱和基于循环自相关函数的循环谱。11/2维谱是高阶统计量简化计算方法的一种，它既保留了高阶谱可抑制加性高斯噪声的优良性能，又大大简化了计算，减少了计算量，更利于实际应用。本文利用11/2维谱对二次相位耦合现象进行详细的分析，介绍了11/2维谱的定义、性质及其计算方法。并利用该方法对水下目标辐射噪声数据进行了分析，提取到多个能识别出不同目标的特征参数。又研究了广泛应用于通讯及故障诊断等领域的循环谱相关理论，借助于其谱线生成特性及解调特性，分析水下目标辐射噪声，由循环频率值估计谱线的调制频率，进而得到目标螺旋桨轴频与叶片频。在文中首次提出循环频率稳定度的概念及计算方法，来验证所得循环频率的稳定性。应用循环频率所估计的调制频率值，与11/2维谱所提取的特征值比较来看，所得到的调制频率及其谐波频率基本一致，而且该方法所得频率稳定度都较高，证明了这是一种有效的特征提取方法，能够提取出目标的低频调制频率，为水下目标特征提取及识别提供了一种新的途径。
作者：	田宝晶
专业：	水声工程
导师：	刘伯胜
授予学位：	博士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文