船舶浮動(dòng)艙室振動(dòng)和聲學(xué)性能研究.pdf

1、船舶艙室振動(dòng)影響到設(shè)備的可靠性、結(jié)構(gòu)的安全性及人員的舒適性，致使船舶艙室振聲環(huán)境計(jì)算與減振降噪越來越引起船舶行業(yè)的關(guān)注。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)制定的《商船振動(dòng)綜合評(píng)估指南》不斷修改升級(jí)，國(guó)際海事組織(IMO)通過更嚴(yán)格的《船上噪聲等級(jí)規(guī)則》，這對(duì)船舶艙室振動(dòng)噪聲（NV）控制水平提出新的挑戰(zhàn)。為有效履約，中國(guó)船級(jí)社給出相應(yīng)的指導(dǎo)性文件，論文將《船上振動(dòng)控制指南》中船舶艙室結(jié)構(gòu)振動(dòng)與《船舶及產(chǎn)品噪聲控制與檢測(cè)指南》中船舶浮動(dòng)艙室及其浮動(dòng)地

2、板結(jié)構(gòu)減振降噪性能聯(lián)系起來，將技術(shù)研究與標(biāo)準(zhǔn)研究有機(jī)結(jié)合，基于數(shù)值計(jì)算方法和物理模型實(shí)驗(yàn)，針對(duì)船舶浮動(dòng)艙室結(jié)構(gòu)振動(dòng)和噪聲問題開展研究，具體分四個(gè)方面:
　　針對(duì)船舶組合式浮動(dòng)地板結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性及其參數(shù)影響規(guī)律研究。應(yīng)用復(fù)合材料線彈性層合理論，基于Kirchhoff-Love板理論建立浮動(dòng)地板面層動(dòng)力學(xué)模型，基于Mindlin-Reissner板理論建立浮動(dòng)地板芯層動(dòng)力學(xué)模型，構(gòu)建船舶浮動(dòng)地板結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型，描述船舶浮動(dòng)地板結(jié)構(gòu)的動(dòng)

3、態(tài)響應(yīng)及其參數(shù)影響規(guī)律。以實(shí)船副機(jī)艙第二甲板層為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，采用組合式浮動(dòng)地板進(jìn)行實(shí)船測(cè)試，分析不同結(jié)構(gòu)形式的組合式浮動(dòng)地板減振性能，找出能夠降低問題頻率峰值響應(yīng)的潛在的特性參數(shù)和需要改進(jìn)的結(jié)構(gòu)，分析表明:船舶發(fā)電柴油機(jī)不平衡力矩等激勵(lì)引起的甲板局部振動(dòng)得到有效抑制。
　　針對(duì)船舶浮動(dòng)地板模型振聲性能數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證開展研究。以典型船舶浮動(dòng)地板為目標(biāo)，基于物理模型開展船舶浮動(dòng)地板模型振聲性能研究實(shí)驗(yàn)，建立了浮動(dòng)地板模型振動(dòng)和聲輻射

4、測(cè)試系統(tǒng)，研究實(shí)驗(yàn)室模擬載荷輸出特征和結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，分別測(cè)試加速度頻率響應(yīng)和輻射聲壓級(jí)，分析浮動(dòng)地板結(jié)構(gòu)巖棉芯層厚度與結(jié)構(gòu)振聲性能之間的關(guān)系，通過分析實(shí)驗(yàn)誤差說明實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性，驗(yàn)證數(shù)值仿真方法的有效性。本方法對(duì)浮動(dòng)艙室板件結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)性能及聲輻射計(jì)算提供有效的方法。
　　針對(duì)激勵(lì)邊界條件計(jì)及液固耦合作用對(duì)船舶艙室振聲環(huán)境影響開展研究。首先將船舶機(jī)艙制淡水艙簡(jiǎn)化為鋼質(zhì)液箱，并進(jìn)行流固耦合數(shù)值計(jì)算，采用LMS結(jié)構(gòu)模態(tài)分析系統(tǒng)進(jìn)

5、行實(shí)驗(yàn)，在分析和研究船舶液艙結(jié)構(gòu)振動(dòng)特征的基礎(chǔ)上，將船舶艙室結(jié)構(gòu)-聲耦合系統(tǒng)簡(jiǎn)化為箱形多腔結(jié)構(gòu)，建立艙室類模型多腔結(jié)構(gòu)及其單元腔室數(shù)值計(jì)算模型，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)振動(dòng)與聲輻射實(shí)驗(yàn)，分析計(jì)及液固耦合作用的激勵(lì)源對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)和輻射聲場(chǎng)之間傳遞關(guān)系，重點(diǎn)從液艙布置與充液高度及敷設(shè)阻尼敷層兩方面進(jìn)行研究，綜合評(píng)估艙室類簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)振動(dòng)與聲輻射特性。
　　針對(duì)實(shí)際船舶浮動(dòng)艙室結(jié)構(gòu)-聲耦合數(shù)值計(jì)算開展研究。運(yùn)用APDL語言開發(fā)參數(shù)化計(jì)算模塊程序，將參

6、數(shù)化設(shè)計(jì)與有限元分析相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)船舶浮動(dòng)艙室三維參數(shù)化建模并完成有限元分析。采用邊界元法(BEM)預(yù)測(cè)了機(jī)艙工作間聲壓級(jí)，對(duì)比分析改造前后艙室場(chǎng)點(diǎn)聲壓級(jí)頻域響應(yīng)結(jié)果，驗(yàn)證敷設(shè)浮動(dòng)地板結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)艙工作間振聲環(huán)境影響。針對(duì)船員工作場(chǎng)所振聲要求等級(jí)最高的集控室，考慮控制臺(tái)及配電板薄殼結(jié)構(gòu)影響，在值班輪機(jī)員控制臺(tái)前坐立姿態(tài)下和配電板前站立姿態(tài)下對(duì)應(yīng)頭部位置高度各布置聲學(xué)場(chǎng)點(diǎn)，對(duì)艙室整體噪聲值進(jìn)行預(yù)測(cè)，挑選出最明顯峰值頻率作為關(guān)注頻率。結(jié)構(gòu)表面聲輻