摘要：加肋圆柱壳是水下航行器的主要声发生器,控制加肋圆柱壳结构振动和水下辐射噪声中的低频线谱成份,对提高水下航行器声隐身性能具有重要意义。针对复杂加肋圆柱壳结构振动响应计算、线谱有源控制次级力源作用位置和大小优化计算难题,提出了基于精细区域分解谱元法的加肋圆柱壳结构振动响应计算半解析方法,采用壳体外法线方向位移响应均方值最小的控制策略,建立了复杂加肋圆柱壳线谱有源控制理论方法。利用该方法计算分析了激励力与次级力源之间的相对位置对加肋圆柱壳结构振动和水下辐射噪声的影响,掌握了次级力源安装位置对线谱成份控制效果的影响规律。试验结果表明,该方法可有效控制加肋圆柱壳结构振动中的低频线谱成份,为水下航行器声隐身性能设计提供了新方法。

摘要：加肋圆柱壳是水下航行器的重要结构形式,内部安装有大量机械设备,设备运行产生的低频振动通过基座等结构传递至壳体,引起壳体振动并产生低频辐射噪声,严重影响水下航行器的隐蔽性。通过开展机械设备安装位置声学优化设计研究,建立基于谱元法的加肋圆柱壳振动响应理论计算方法,得到不同安装位置设备振动引起的加肋圆柱壳振动响应,并以加肋圆柱壳整体法向振动响应最小为目标函数,提出加肋圆柱壳内设备位置声学设计方法。数值计算及实验结果验证了该声学优化方法的有效性,对水下航行器机械噪声控制具有重要意义。

摘要：本文试验研究了三个加肋圆柱壳模型的振动相似性。结果表明 ,模型的无量纲频率 ωl/E/ρ和归一化振动加速度l3ρa/F相似。模型设计和试验时 ,缩比因子 λl 、谱级倍频程数K和频率移动的频带数N应满足关系2N/K=λl。

摘要：本文通过相似的有限长加肋圆柱壳模型在空气中受激振动和水中辐射声功率的相似性试验 ,验证了文献 [1 ,2 ]采用有限元和边界元方法提出的弹性结构振动和水下声辐射的理论相似关系。从加速度传感器测量的振动加速度响应中得到的模型前 1 0阶模态频率表示为无量纲频率 ωl/ E/ρ,它们与理论结果比较 ,不同模型同阶无量纲频率的最大相对偏差小于 5。测量的振动加速度以 al3ρ/ F进行归一化处理 ,结果基本符合理论相似关系 ,对加速度进行多点平均或宽频带处理后 ,试验结果与理论结果更加符合 ,三个模型在测量频段内的归一化加速度级相差 2 d B左右。参照空气声学中的方法 ,在水池的半混响环境中测量模型的水下辐射声功率 ,为此围绕模型选择一个测量面 ,由测量面上的声压和水池的混响时间估算辐射声功率 ,并以wl2 / F2进行归一化处理 ,结果表明在高频段模型的归一化辐射声功率级相差 1～ 2 d B。模型设计和试验时 ,缩比因子λ、谱级倍频程数 K和频率移动的频带数 N应满足关系 2 N

摘要：复杂结构动态特性问题按频率大小分成低频、中频、高频,对中、高频段采用统计能量法,推导出测点子系统振动能量到壳体表面所有子系统振动能量的传递函数,进而得到壳体表面的均方振动速度级。数值计算通过壳体表面布置的有限测点振动信号作为输入,采用推导出的能量传递矩阵来预报壳体表面均方速度级。与试验结果对比表明,该预报分析方法是可行的和较准确的。

摘要：本文给出加肋圆柱壳体表面某区域，在随机力激励下所产生的水下辐射噪声场的数学模型，并用试验进行校核，得到较好的吻合。

摘要：提出了厚度分布沿轴向周期变化的加肋圆柱壳体有限元矩阵的快速导出算法,并结合边界元法对圆柱壳体在水下受力振动与声辐射进行预报。在此基础上,以低频段内总声辐射功率最小为优化目标,采用量子粒子群算法对厚度沿轴向周期分布的加肋圆柱壳体进行优化设计。数值仿真结果表明,该算法对水下加肋圆柱壳体的噪声优化设计分析周期有明显的改善,合理配置圆柱壳体的厚度分布可以有效的改善圆柱壳体在水下的噪声性能。

摘要：实际设计建造耐压壳体时,舱段结构的肋骨可能出现类似偏移这样的制造偏差。因此,研究肋骨制造偏差对水下结构振动与声辐射的影响变化规律,对于水下结构的声学分析具有重要的工程指导意义。以环肋圆柱壳为研究对象,采用结构有限元耦合流体边界元算法,研究了肋骨偏移程度、偏移肋骨的数量和偏移肋骨的位置对结构振动与声辐射的影响。数值计算结果表明:本研究所设计的工况中,肋骨偏移程度、偏移肋骨的数量和偏移肋骨的位置对环肋圆柱壳声辐射功率级的影响可以忽略;肋骨偏移程度对环肋圆柱壳的高频均方法向速度级有较大的影响,但当肋骨偏移距离较小时,肋骨偏移位置和数量的变化对结构的均方法向速度级影响很小。结论对于水下结构声学分析具有一定的参考价值。

摘要：研究纵桁分布方式对结构振动与声辐射的影响,对于实际水下大型结构物的声学分析和优化具有重要的指导意义;以加肋圆柱壳为研究对象,采用了结构有限元耦合流体边界元算法,研究了不同纵桁间距分布方式对结构振动与声辐射的影响;数值计算结果表明:对于本算例,在频率大于400 Hz时,纵桁的存在对加肋圆柱壳水下的减振和降噪有良好的效果;其中,等比增加间距的纵桁分布方式对结构减振和降噪效果最好;但纵桁的存在增大了结构在高频时的辐射效率,同时也增加了结构重量,这在设计时是需要考虑的。

摘要：水下加肋壳体的结构声问题在水下航行器隐身技术中有更广阔应用。以受谐激励作用的水中双向正交加肋弹性薄圆柱壳为研究对象 ,考虑介质与结构振动的耦合效应 ,研究耦合系统的声振问题。解析法求解此类问题存在困难 ,运用有限元方法计算了双向正交加肋圆柱壳体的声辐射远场声压。算例结果表明 :在设置环肋的基础上再加设纵肋 ,能有效地改善结构的声辐射特性。