水下粘彈性復(fù)合圓柱殼聲振耦合機理研究.pdf

1、以水下結(jié)構(gòu)減振降噪和聲輻射預(yù)報為研究背景，開展了水下粘彈性復(fù)合圓柱殼的振動聲輻射建模及耦合機理等方面的研究。
　　采用粘彈性理論描述覆蓋層運動，建立了敷設(shè)均勻粘彈性覆蓋層圓柱殼的振動聲輻射理論計算模型，分析了覆蓋層的抑振去耦特性。分析了覆蓋層建模中的矩陣病態(tài)性問題，指出特殊函數(shù)及其導(dǎo)數(shù)的存在使得矩陣元素大小分布嚴(yán)重失衡，是導(dǎo)致矩陣病態(tài)性的主要原因，這可導(dǎo)致計算結(jié)果的嚴(yán)重奇異性。提出了矩陣平衡化處理和去零化處理方法，大大降低了矩陣的

2、病態(tài)性。提出了覆蓋層直角坐標(biāo)變換的建模方法，在降低矩陣病態(tài)性的同時，提高了計算速度。
　　實際覆蓋層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，耦合狀態(tài)下參數(shù)難以獲取，給建模預(yù)報帶來了困難。為此提出了將覆蓋層等效為均勻粘彈性層的等效參數(shù)建模方法，并提出了基于結(jié)構(gòu)均方振速理論計算值和試驗測量值進行匹配的覆蓋層等效參數(shù)反演方法。通過仿真計算，分別開展了多層復(fù)合覆蓋層和含空腔覆蓋層的等效參數(shù)反演研究，針對反演參數(shù)隨頻率變化劇烈的情況，提出了頻帶誤差平均處理和曲線平滑處理

3、方法。仿真計算表明，在中低頻段，基于等效參數(shù)法進行覆蓋層建模，然后計算復(fù)合圓柱殼聲輻射的方法是可行的。
　　考慮環(huán)肋、實肋板、內(nèi)外殼覆蓋層等結(jié)構(gòu)建立了水下環(huán)向加強圓柱殼的振動聲輻射理論計算模型，并進行了數(shù)值驗證。研究了覆蓋層對雙層圓柱殼的隔聲去耦作用，表明覆蓋層敷設(shè)在外殼的降噪效果要明顯好于敷設(shè)在內(nèi)殼。研究了外殼對雙層圓柱殼聲輻射的貢獻和作用，提出了直接基于內(nèi)殼振動計算模型輻射聲功率的方法，并針對外殼敷設(shè)覆蓋層的情況提出了修正方法

4、，算例平均誤差小于3dB。研究了內(nèi)外殼間振動聲輻射耦合特性，研究表明，同時對殼間水層和實肋板這兩個耦合通道進行綜合聲振去耦，可較好的降低雙層圓柱殼的聲輻射水平。
　　對傳統(tǒng)的縱肋建模方法進行改進，同時考慮縱肋的徑向彎曲、周向彎曲、軸向縱振動和扭轉(zhuǎn)振動，建立了水下縱肋加強圓柱殼振動聲輻射模型，計算結(jié)果與數(shù)值計算結(jié)果吻合較好。研究了縱肋對圓柱殼振動聲輻射的影響，研究表明縱肋引起的圓柱殼周向模態(tài)耦合導(dǎo)致圓柱殼低頻產(chǎn)生了較多聲輻射峰，這對

5、圓柱殼低頻減振降噪是不利的。比較了環(huán)肋加強與縱肋加強圓柱殼的振動聲輻射特性，研究表明，在環(huán)肋加強的基礎(chǔ)上引入縱肋加強，有助于降低圓柱殼的振動及聲輻射水平。
　　開展了單、雙層復(fù)合圓柱殼振動聲輻射湖上試驗。提出了內(nèi)殼(或單殼)均方振速到模型輻射聲功率的振聲傳遞效率的概念，基于內(nèi)殼(或單殼)均方振速的試驗測量預(yù)報了雙層(或單層)圓柱殼的輻射聲功率，解決了激勵力位置確定但幅值未知情況下的聲輻射預(yù)報問題，預(yù)報結(jié)果隨頻率變化趨勢與試驗測量值