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声波在覆盖层及船体结构中的传递特性研究

作　者: 于丹竹
导　师: 姚熊亮
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 船舶与海洋工程结构物设计制造
关键词: 吸声尖劈声纳平台粘弹性波声学覆盖层频散曲线
分类号: U661.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 64次
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内容摘要

船体结构的振动和噪声控制是船舶设计的关键,对战斗舰艇特别是潜艇来说,其噪声和振动指标更是主要的战术技术指标之一。通过对船体结构敷设覆盖层进行减振降噪处理已经十分普遍,声波在其中的传递特性将直接影响其吸声减振效果,而覆盖层也将直接影响船体结构的声振特性。因此研究声波在覆盖层及船体结构中传递特性具有基础性意义,将为船体结构优化设计,吸声覆盖层结构和敷设方式设计提供直接依据。以尖劈型吸声覆盖层为例,以粘弹性圆柱管为简化模型,研究声波在覆盖层中传递特性。首先研究无限长粘弹性圆柱管中轴对称波的传播模式和衰减的特性,在此基础上引入阻抗和吸声系数等参数,研究有限长圆柱管的声反射吸收特性。将模型进一步细化,演化成变截面粘弹性圆柱管,采用变截面粘弹性圆柱管等效相应的吸声尖劈结构。采用MATLAB编程计算尖劈结构声反射吸收系数。对于在材料中添加散射粒子的吸声尖劈的吸声系数,需计及散射粒子对入射波的波形转换作用,修正这一作用对吸声系数的提高效应。为验证理论计算吸声尖劈声反射吸收系数的准确性,通过声脉冲管实验测得的声波垂直入射吸声系数,与其进行对比,验证计算结果准确有效。吸声尖劈广泛应用于潜艇声纳平台的减振降噪。敷设尖劈不仅能抑制结构振动,同时又能有效吸收舱室内混响自噪声。当尖劈敷设在结构表面时,实际吸声性能与声脉冲管实验中所测试的不同,舱室混响将增强尖劈的实际吸声作用。本文通过数值仿真方法,分析声波在舰船舱室结构中的传递特性,针对舰船典型水下舱室中的混响声场进行仿真计算,探讨吸声尖劈对潜艇声纳平台结构振动和舱室混响声场的影响。并通过模型实验研究,考察在海洋环境下声纳舱的结构振动和舱室自噪声特性。实验表明吸声尖劈对声纳舱结构振动响应有良好的抑制作用,并能有效吸收舱室内有结构振动等原因引起的自噪声场,舱室混响作用将增强尖劈的吸声效果。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-20
  1.1 引言  10-13
  1.2 国内外研究现状  13-17
  1.3 本论文的主要工作  17-20
第2章声波在粘弹性圆柱管中传播特性分析  20-36
  2.1 引言  20-21
  2.2 粘弹性理论  21-22
  2.3 无限长粘弹性圆柱管的位移运动方程  22-28
  2.4 均匀圆柱形空腔结构声学特性分析  28-34
    2.4.1 理论模型  28-30
    2.4.2 吸声系数  30-33
    2.4.3 圆柱形空腔结构吸声性能分析  33-34
  2.5 本章小结  34-36
第3章尖劈型吸声覆盖层声学特性分析  36-54
  3.1 引言  36
  3.2 阻抗过渡型吸声结构  36-37
  3.3 变截面圆柱空腔吸声结构吸声性能分析  37-41
  3.4 散射粒子和波形转换  41-45
    3.4.1 基本方程  42-43
    3.4.2 方程求解及非线性声参量B/A的计算  43-45
  3.5 尖劈吸声性能实验研究  45-49
  3.6 空腔结构对尖劈吸声性能的影响  49-52
    3.6.1 空腔形式对尖劈吸声性能的影响  49-50
    3.6.2 空腔尺寸对尖劈吸声性能的影响  50-52
  3.7 本章小结  52-54
第4章潜艇声纳平台结构声振特性仿真  54-66
  4.1 引言  54
  4.2 潜艇声纳平台结构数值仿真  54-56
    4.2.1 潜艇声纳平台结构分析模型  54-55
    4.2.2 潜艇声纳平台结构振动噪声环境模拟  55-56
  4.3 潜艇声纳平台结构振动特性仿真  56-58
  4.4 潜艇声纳平台结构自噪声特性仿真  58-59
    4.4.1 低频自噪声特性仿真  58-59
    4.4.2 高频自噪声特性仿真  59
  4.5 声振特性考察点布置及考察指标  59-61
  4.6 潜艇声纳平台结构振动特性分析  61-62
  4.7 潜艇声纳平台结构自噪声特性分析  62-64
    4.7.1 低频自噪声特性分析  62-63
    4.7.2 高频自噪声特性分析  63-64
  4.8 本章小结  64-66
第5章潜艇声纳平台结构声振特性对比分析  66-72
  5.1 引言  66
  5.2 潜艇声纳平台模型实验概况  66-67
  5.3 潜艇声纳平台结构声振特性对比分析  67-70
    5.3.1 潜艇声纳平台结构振动特性分析  67-69
    5.3.2 潜艇声纳平台低频自噪声特性分析  69-70
    5.3.3 潜艇声纳平台高频自噪声特性分析  70
  5.4 本章小结  70-72
结论  72-74
参考文献  74-78
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  78-80
致谢  80-81

声波在覆盖层及船体结构中的传递特性研究

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