摘要：研究水下声源声辐射激发的水表面声波,对在空气中进行跨介质水下声源探测具有重要意义。为研究水下声源声辐射激发的水表面声波特性,基于水下声传播理论推导水下稳态点源球面声波激励水表面声波的理论解,依据有限元方法,以脉动球点源为例进行数值分析验证,设计相应实验验证水平衰减规律及声源深度影响。基于声-结构耦合有限元方法研究声源深度等声源参数及环境参数对水下圆柱壳声辐射激发水表面声波的影响。研究结果表明:所提激励下的圆柱壳声源在半自由场环境中激发的海水表面波振幅在某些振型对应固有频率下的振幅远大于其他频率;海底和粗糙海面对水表面波振幅有影响;在所提载荷激励下,有限水深中水下圆柱壳声辐射激励的水表面波振幅在3倍圆柱壳半径以内及20倍半径之外潜深范围内与潜深呈正比,其他范围随潜深呈反比。

摘要：基于模态叠加法理论,采用l1范数稀疏解方法,实现了水下双层圆柱壳由内壳有限测点振速值重构得到内、外壳振速空间分布,进而基于边界元理论对结构水下辐射声场进行预报。通过数值计算,分析了模态数目、测点数目和模态振型误差等因素对振动声辐射预报结果的影响,为指导速度场重构时模态数目、测点数目的选取提供了一定的理论依据;结果表明基于l1范数稀疏解声学预报方法对模态振型误差有一定的鲁棒性。最后开展了水下典型双层圆柱壳结构振动声辐射预报的试验研究,可为工程领域结构的声振预报提供一定的指导思路。

摘要：为了提高水下结构声学计算的效率,采用有限元软件进行水下圆柱壳结构声辐射分析,建立声学分析近似代理模型,给出壳体结构几何尺寸与水下声辐射特性的显式解析表达式,简化声学计算,建立高效的结构声学优化设计模型。利用拉丁超立方取样方法进行样本点的选取,分别采用多项式响应面法、Kriging函数和径向基函数法构造水下双层圆柱壳结构的声辐射代理模型。通过比较三种代理模型的拟合精度,选择三种代理模型建立双层圆柱壳结构水下声辐射优化设计模型,并采用Matlab进行尺寸优化,减轻了结构质量。该研究为水下结构声辐射预报和声学设计提供参考。