艦船水下噪聲預報與優(yōu)化設計.pdf

1、隨著各國航運事業(yè)的不斷壯大，軍事和經(jīng)濟等發(fā)展，人們對艦船綜合性能要求越來越高，在此背景下艦船噪聲研究受到越來越多研究者的關注。艦船噪聲會降低船體部件疲勞壽命，干擾船舶設備的運行與使用，使船上人員身體受到傷害，同時會對艦船自身的隱蔽性、適航性、可用性產(chǎn)生影響。如果在艦船設計過程中考慮艦船水下噪聲的預報以及降噪技術，這將大幅縮減艦船設計費用并減少建造成本。因此，進行艦船減振降噪的研究具有很高的實際價值。本文采用有限元法、邊界元法對艦船水下噪

2、聲預報與優(yōu)化設計進行了研究。
　　對螺旋槳噪聲、水動力噪聲、機械噪聲三種艦船水下噪聲源分別進行分析研究。先對螺旋槳無空泡噪聲做出數(shù)值預報，用Star ccm+對螺旋槳的流場模擬和分析，通過FW-H聲類比方程分別對噪聲進行了數(shù)值計算和分析。接著基于Star ccm+計算艦船自身以及外部流場介質(zhì)耦合振動結果，依據(jù)耦合振動獲得節(jié)點響應結果，接著把位移數(shù)據(jù)處理為運動響應結果，最后通過聲學軟件Virtual lab計算了監(jiān)測點處的均方聲壓值

3、，獲得了有效的水動力噪聲預報方法。接著對艦船的機械噪聲進行研究，通過懸置點處激勵計算了聲振耦合情況下艦船的噪聲輻射，然后通過此結果得到了懸置點處的力與場點聲壓的傳遞函數(shù)。再對發(fā)動機進行了分析，得到了發(fā)動機載荷與懸置點處的傳遞函數(shù)，最后將前面的分析綜合起來，直接得到整個系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。用此結果可以直接分析發(fā)動機載荷激勵引起的振動響應以及噪聲輻射。將之前三種噪聲源模擬到同一個艦船上，對三種噪聲綜合分析得出艦船的水下噪聲特性。探討了艦船外板結

4、構粘貼復合阻尼層的優(yōu)化設計，對比研究了阻尼系數(shù)、敷設方式以及同厚度下約束阻尼和自由阻尼對艦船減噪效果的影響。
　　研究表明，本文所探討分析的噪聲預報和優(yōu)化設計方法是可行的。隨著進速的增大，螺旋槳的無空泡噪聲隨著增大。當進速相同時，隨著遠離槳軸中心距離的增大，螺旋槳的無空泡噪聲隨之降低。艦船水動力噪聲最大值發(fā)生在球鼻艏的前緣部分，并隨著航速的增大而增大。由發(fā)動機引起的機械噪聲，經(jīng)過仿真模擬得出從發(fā)動機到場點聲壓的總傳遞函數(shù)，從系統(tǒng)響

5、應的觀點出發(fā)，分析了系統(tǒng)與子結構間的傳遞函數(shù)關系，以及與之對應的耦合激勵力。綜合三種噪聲源計算分析得出在低航速時，機械噪聲是艦船水下噪聲的主要分量;高航速時，螺旋槳噪聲是艦船水下噪聲的主要分量。對艦船外板結構進行阻尼處理后，阻尼系數(shù)越大振動傳遞率曲線的峰值越小，減振降噪效果越好。在阻尼層厚度相同的情況下，約束阻尼結構的降噪效果優(yōu)于自由阻尼情況。但是由于約束阻尼的實施工藝相對比較麻煩，在阻尼層結構較薄的情況下，如果降噪要求較低，首先應考慮