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《哈尔滨工程大学》 2017年
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基于振动监测的水下壳结构声辐射预报

刘贵银  
【摘要】:本文主要研究水下弹性壳体的辐射声场预报方法。通过在水下圆柱壳体表面设置一定规律的位移响应的监测点,获得圆柱壳体表面的法向位移以及相位,利用结构有限元技术对壳体结构的辐射声场进行预报。本文所采用的实验模型为单层圆柱壳,在预报的过程中采用以下两种互相补充的方法,得到较为准确的辐射声场预报结果。1、中高频段传递法预报水下壳体结构的辐射声场:首先通过声学仿真软件对待预报声场的结构进行仿真模拟计算,结合流体密度、声速的参数以及提取结构振动响应的面积参数、均方振速计算得出此结构的声辐射效率,然后结合实际测得的结构振动响应计算出均方振速,用此均方振速结合以上流体和结构的参数得出结构的预报辐射声功率。由于传递法是基于平均能量的思想,而在低频段结构模态参与情况较为简单,中高频段参与情况复杂,则传递法在低频段的预报结果不太理想,高频段的预报结果比较理想。2、低频段模态法预报水下壳体结构的辐射声场:首先通过声学仿真软件对待预报声场的结构进行结构模态计算,得出位移模态,然后利用实测得的位移和相位以及测点的位置信息与计算出的位移模态反算出各阶模态的模态参与因子,最后将模态参与因子与位移模态相乘可以得到一个预报的结构位移振动响应,再利用结构的声辐射效率,实现对辐射声功率的预报。由于此方法结合了实验数据,所以声功率预报的可靠性更高。3、全频段将两种方法结合起来,在低频段采用模态法的预报结果而高频段采用传递法的预报结果,得到一个可靠性优于单独两种方法的预报结果。本文还研究了怎么提高预报精度的方法。在传递法中的仿真计算过程中研究了激励形式:点激励、面激励和线激励所得到的声辐射效率;在两种预报方法中的测点数目对预报结果的影响。研究结论表明,本文所采用的预报方法对结构形式复杂的水下壳体结构的辐射声场预报有一定的参考意义,且同一位置不同类型的激励对声辐射预报结果影响不大,当测点数目越多时声辐射预报效果越好。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U661.44

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【参考文献】
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