水下充液彈性腔內(nèi)聲場(chǎng)預(yù)報(bào)研究.pdf

1、聲納在工作時(shí)會(huì)受到艦船自噪聲的影響,艦船低速航行時(shí),機(jī)械噪聲和螺旋槳噪聲構(gòu)成了艦船自噪聲中的主要成分,因此機(jī)械噪聲和螺旋槳噪聲的預(yù)報(bào)對(duì)于聲納正常工作有重要意義。舷側(cè)和艏部聲納系統(tǒng)通常置于聲納導(dǎo)流罩中,基于此,本文以實(shí)際的舷側(cè)和艏部導(dǎo)流罩模型為研究對(duì)象,對(duì)聲納導(dǎo)流罩內(nèi)部的機(jī)械噪聲和聲源激勵(lì)噪聲進(jìn)行研究。對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的振動(dòng)聲輻射問(wèn)題,通常采用數(shù)值法求解,有限元法和邊界元法是目前比較常用的方法。有限元法采用有限邊界區(qū)域模擬外部無(wú)限水域,這樣的

2、計(jì)算效率和精度都不高,且聲學(xué)處理功能弱。邊界元法降低了求解問(wèn)題的空間維數(shù),并且滿(mǎn)足無(wú)限遠(yuǎn)流體全吸收邊界條件。有限元結(jié)合邊界元法充分利用兩者的優(yōu)勢(shì),是處理結(jié)構(gòu)振動(dòng)和聲場(chǎng)耦合問(wèn)題的有效方法。
　　本文首先推導(dǎo)了無(wú)限遠(yuǎn)水域中充水球殼的振動(dòng)和聲場(chǎng)求解方程,同時(shí)利用sysnoise軟件的FEM+IBEM對(duì)球殼問(wèn)題進(jìn)行求解計(jì)算,解析結(jié)果與數(shù)值仿真結(jié)果吻合較好,驗(yàn)證了FEM+IBEM求解封閉結(jié)構(gòu)內(nèi)外聲場(chǎng)的正確性。然后利用有限元軟件ANSYS對(duì)實(shí)

3、際的舷側(cè)導(dǎo)流罩模型、艏部導(dǎo)流罩模型和敷設(shè)材料后的艏部模型進(jìn)行建模和劃分網(wǎng)格,在sysnoise軟件中分別建立結(jié)構(gòu)有限元模型和流體邊界元模型,將結(jié)構(gòu)模型和流體模型耦合起來(lái)進(jìn)行求解計(jì)算,分析了導(dǎo)流罩模型的內(nèi)部聲場(chǎng)分布規(guī)律和聲壓倍頻程譜。根據(jù)復(fù)合板理論對(duì)敷設(shè)聲學(xué)材料的艏部模型底板進(jìn)行等效,得到等效參數(shù),并設(shè)置阻尼邊界條件。在千島湖進(jìn)行導(dǎo)流罩自噪聲實(shí)驗(yàn)測(cè)量,設(shè)計(jì)機(jī)械激勵(lì)源和偶極子聲源激勵(lì)源,搭建實(shí)驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng),分析實(shí)驗(yàn)測(cè)得的振速和聲壓頻譜規(guī)律,并