艦船水下噪聲預(yù)報(bào)與優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、隨著各國航運(yùn)事業(yè)的不斷壯大，軍事和經(jīng)濟(jì)等發(fā)展，人們對(duì)艦船綜合性能要求越來越高，在此背景下艦船噪聲研究受到越來越多研究者的關(guān)注。艦船噪聲會(huì)降低船體部件疲勞壽命，干擾船舶設(shè)備的運(yùn)行與使用，使船上人員身體受到傷害，同時(shí)會(huì)對(duì)艦船自身的隱蔽性、適航性、可用性產(chǎn)生影響。如果在艦船設(shè)計(jì)過程中考慮艦船水下噪聲的預(yù)報(bào)以及降噪技術(shù)，這將大幅縮減艦船設(shè)計(jì)費(fèi)用并減少建造成本。因此，進(jìn)行艦船減振降噪的研究具有很高的實(shí)際價(jià)值。本文采用有限元法、邊界元法對(duì)艦船水下噪

2、聲預(yù)報(bào)與優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。
　　對(duì)螺旋槳噪聲、水動(dòng)力噪聲、機(jī)械噪聲三種艦船水下噪聲源分別進(jìn)行分析研究。先對(duì)螺旋槳無空泡噪聲做出數(shù)值預(yù)報(bào)，用Star ccm+對(duì)螺旋槳的流場(chǎng)模擬和分析，通過FW-H聲類比方程分別對(duì)噪聲進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算和分析。接著基于Star ccm+計(jì)算艦船自身以及外部流場(chǎng)介質(zhì)耦合振動(dòng)結(jié)果，依據(jù)耦合振動(dòng)獲得節(jié)點(diǎn)響應(yīng)結(jié)果，接著把位移數(shù)據(jù)處理為運(yùn)動(dòng)響應(yīng)結(jié)果，最后通過聲學(xué)軟件Virtual lab計(jì)算了監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的均方聲壓值

3、，獲得了有效的水動(dòng)力噪聲預(yù)報(bào)方法。接著對(duì)艦船的機(jī)械噪聲進(jìn)行研究，通過懸置點(diǎn)處激勵(lì)計(jì)算了聲振耦合情況下艦船的噪聲輻射，然后通過此結(jié)果得到了懸置點(diǎn)處的力與場(chǎng)點(diǎn)聲壓的傳遞函數(shù)。再對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了分析，得到了發(fā)動(dòng)機(jī)載荷與懸置點(diǎn)處的傳遞函數(shù)，最后將前面的分析綜合起來，直接得到整個(gè)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。用此結(jié)果可以直接分析發(fā)動(dòng)機(jī)載荷激勵(lì)引起的振動(dòng)響應(yīng)以及噪聲輻射。將之前三種噪聲源模擬到同一個(gè)艦船上，對(duì)三種噪聲綜合分析得出艦船的水下噪聲特性。探討了艦船外板結(jié)

4、構(gòu)粘貼復(fù)合阻尼層的優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)比研究了阻尼系數(shù)、敷設(shè)方式以及同厚度下約束阻尼和自由阻尼對(duì)艦船減噪效果的影響。
　　研究表明，本文所探討分析的噪聲預(yù)報(bào)和優(yōu)化設(shè)計(jì)方法是可行的。隨著進(jìn)速的增大，螺旋槳的無空泡噪聲隨著增大。當(dāng)進(jìn)速相同時(shí)，隨著遠(yuǎn)離槳軸中心距離的增大，螺旋槳的無空泡噪聲隨之降低。艦船水動(dòng)力噪聲最大值發(fā)生在球鼻艏的前緣部分，并隨著航速的增大而增大。由發(fā)動(dòng)機(jī)引起的機(jī)械噪聲，經(jīng)過仿真模擬得出從發(fā)動(dòng)機(jī)到場(chǎng)點(diǎn)聲壓的總傳遞函數(shù)，從系統(tǒng)響

5、應(yīng)的觀點(diǎn)出發(fā)，分析了系統(tǒng)與子結(jié)構(gòu)間的傳遞函數(shù)關(guān)系，以及與之對(duì)應(yīng)的耦合激勵(lì)力。綜合三種噪聲源計(jì)算分析得出在低航速時(shí)，機(jī)械噪聲是艦船水下噪聲的主要分量;高航速時(shí)，螺旋槳噪聲是艦船水下噪聲的主要分量。對(duì)艦船外板結(jié)構(gòu)進(jìn)行阻尼處理后，阻尼系數(shù)越大振動(dòng)傳遞率曲線的峰值越小，減振降噪效果越好。在阻尼層厚度相同的情況下，約束阻尼結(jié)構(gòu)的降噪效果優(yōu)于自由阻尼情況。但是由于約束阻尼的實(shí)施工藝相對(duì)比較麻煩，在阻尼層結(jié)構(gòu)較薄的情況下，如果降噪要求較低，首先應(yīng)考慮