船舶艙室噪聲預(yù)報(bào)方法及控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們生活水平的逐步提高以及船舶建造技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)船舶聲學(xué)環(huán)境的要求日益提高，尤其是船舶艙室的聲學(xué)舒適性，國(guó)際組織和船級(jí)社為此提出了新的更高要求的噪聲等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)并且強(qiáng)制執(zhí)行。這給船舶設(shè)計(jì)、建造提出了新的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的聲學(xué)設(shè)計(jì)理念不再適應(yīng)新形勢(shì)要求，必須在聲學(xué)預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)上，從船舶方案設(shè)計(jì)階段就開(kāi)展聲學(xué)設(shè)計(jì)與評(píng)估，并采取經(jīng)濟(jì)適用、綠色環(huán)保的控制技術(shù)，確保船舶艙室噪聲滿(mǎn)足噪聲等級(jí)要求，同時(shí)盡量不增加造船成本和影響建造周期

2、。
　　本文以船舶艙室噪聲為研究對(duì)象，綜合運(yùn)用理論分析、數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)研究三種手段，對(duì)艙室噪聲預(yù)報(bào)方法與控制技術(shù)開(kāi)展了相關(guān)研究工作，主要如下：
　　1）建立板/梁連接結(jié)構(gòu)聲傳播的力學(xué)分析模型，推導(dǎo)了波動(dòng)力響應(yīng)平衡方程；改進(jìn)了動(dòng)力剛度矩陣法，提出波動(dòng)力響應(yīng)矩陣法求解平衡方程，并運(yùn)用MATLAB
　　開(kāi)發(fā)了計(jì)算程序，對(duì)結(jié)構(gòu)聲在連接中的傳遞特性進(jìn)行了數(shù)值分析。研究揭示了結(jié)構(gòu)聲在含過(guò)渡接頭的結(jié)構(gòu)連接中的傳遞機(jī)理，分析了過(guò)渡接頭

3、參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)聲波傳播的影響規(guī)律。研究表明過(guò)渡接頭對(duì)結(jié)構(gòu)聲的傳播有重要影響，在計(jì)算含過(guò)渡接頭的結(jié)構(gòu)連接的耦合損耗因子時(shí)不可忽略，因此研究可提高混合結(jié)構(gòu)船舶艙室噪聲的SEA預(yù)報(bào)精度。在此基礎(chǔ)上提出了結(jié)構(gòu)連接的聲學(xué)設(shè)計(jì)建議。
　　2）在1）的基礎(chǔ)上，建立了多連接組合結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)聲傳播力學(xué)分析模型，推導(dǎo)了結(jié)構(gòu)連接的波動(dòng)力響應(yīng)平衡方程和波導(dǎo)單元的波動(dòng)力響應(yīng)特征矩陣，提出了波動(dòng)力響應(yīng)矩陣法進(jìn)行求解。運(yùn)用MATLAB開(kāi)發(fā)了計(jì)算程序，對(duì)組合結(jié)構(gòu)的聲振

4、傳遞特性進(jìn)行了數(shù)值分析，研究揭示了板的連接角度、長(zhǎng)度以及板厚比等參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)聲傳播的影響規(guī)律，為結(jié)構(gòu)聲學(xué)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
　　3）在1）和2）的基礎(chǔ)上，建立了波阻元件阻抑結(jié)構(gòu)傳播的通用力學(xué)分析模型，推導(dǎo)了附加波阻元件的結(jié)構(gòu)連接的廣義波動(dòng)力響應(yīng)平衡方程和波阻元件的附加波動(dòng)響應(yīng)特征矩陣，提出了波動(dòng)力響應(yīng)矩陣法求解平衡方程，并運(yùn)用MATLAB開(kāi)發(fā)了計(jì)算程序，對(duì)不同波阻技術(shù)的波阻特性進(jìn)行數(shù)值研究，揭示了波阻元件特征參數(shù)對(duì)傳遞損失的影響。進(jìn)

5、一步探討了組合波阻技術(shù)的波阻特性。以上研究為結(jié)構(gòu)聲波阻聲學(xué)設(shè)計(jì)提供了分析方法和控制策略。
　　4）基于統(tǒng)計(jì)能量分析法、有限元法，提出一種典型鋼鋁連接的耦合損耗因子數(shù)值計(jì)算方法，并運(yùn)用MATLAB開(kāi)發(fā)了計(jì)算軟件。通過(guò)對(duì)含過(guò)渡接頭的T型連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值和實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證了本方法的可靠性。此外，數(shù)值分析了過(guò)渡接頭參數(shù)對(duì)耦合損耗因子的影響。以上研究對(duì)提高鋼鋁混合結(jié)構(gòu)的噪聲預(yù)報(bào)精度及其結(jié)構(gòu)聲學(xué)設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。
　　5）提出了基于實(shí)驗(yàn)數(shù)

6、據(jù)參數(shù)修正的艙室噪聲全頻預(yù)報(bào)方法。在VA One和PATRAN/NASTRAN平臺(tái)下，探討了全頻快速建模方法并構(gòu)建了預(yù)報(bào)平臺(tái)，建立了全頻預(yù)報(bào)模型，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)修正輸入?yún)?shù)。預(yù)報(bào)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證本文提出的全頻預(yù)報(bào)方法的可靠性。研究有效提高了預(yù)報(bào)精度和預(yù)報(bào)效率，對(duì)實(shí)船的聲學(xué)預(yù)報(bào)具有重要工程應(yīng)用價(jià)值。
　　6）建立了艙室阻尼降噪優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。首先，基于統(tǒng)計(jì)能量分析法，對(duì)艙室噪聲 A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)關(guān)于子系統(tǒng)阻尼損耗因子的一階靈敏

7、度進(jìn)行了理論推導(dǎo)和數(shù)值計(jì)算。研究表明，當(dāng)艙室受結(jié)構(gòu)聲激勵(lì)時(shí)，阻尼損耗因子改變對(duì)聲源室噪聲影響較為明顯，而空氣聲激勵(lì)下，阻尼損耗因子對(duì)其影響甚微。其次，建立了艙室阻尼降噪設(shè)計(jì)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型并開(kāi)發(fā)了優(yōu)化程序，基于MATLAB對(duì)VA One作了二次開(kāi)發(fā)，搭建了優(yōu)化仿真平臺(tái)，并進(jìn)行了實(shí)船數(shù)值實(shí)驗(yàn)。研究表明，合理選擇阻尼布置位置及敷設(shè)厚度，可有效降低艙室噪聲并減輕阻尼重量。以上研究為阻尼聲學(xué)設(shè)計(jì)提供了優(yōu)化方法，具有重要的理論與工程應(yīng)用價(jià)值。

8、　　本文提出了結(jié)構(gòu)聲在復(fù)雜結(jié)構(gòu)連接及組合結(jié)構(gòu)中的傳遞特性分析方法——波動(dòng)力響應(yīng)矩陣法，揭示了結(jié)構(gòu)聲在復(fù)雜結(jié)構(gòu)連接中的傳遞機(jī)理與特性。針對(duì)特殊結(jié)構(gòu)連接的耦合損耗因子，研究提出了兩種不同的計(jì)算方法。本文在實(shí)船艙室噪聲測(cè)試的基礎(chǔ)上，建立了基于參數(shù)修正的艙室噪聲全頻預(yù)報(bào)體系，提高了預(yù)報(bào)效率和精度。本文還提出了波阻技術(shù)及組合波阻技術(shù)阻抑結(jié)構(gòu)聲傳播的分析方法，對(duì)其阻抑機(jī)理及波阻特性進(jìn)行了數(shù)值分析。此外，開(kāi)展了艙室阻尼降噪設(shè)計(jì)優(yōu)化研究，為艙室噪聲控制