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低频隔声结构性能分析

孙世钧  
【摘要】: 随着主、被动声纳探测距离的不断提高,潜艇减振降噪问题至关重要。而对于声反射和声透射的研究也使得声振耦合问题得到人们的关注。声振耦合问题,涉及到振动理论和声场分析理论。 本文用有限元方法研究声场中结构体振动和声场耦合问题,目的在于分析潜艇吸声隔声结构性能。分别分析了均匀材料在空气背衬和水背衬情况下的吸声性能和隔声效果。以此为基础,研究了流体中球形空腔排布的吸声性能和隔声效果。对于无限的流体层,假设吸声覆盖层内部有周期性分布的结构等,取一个周期单元进行分析。 对于有限元的离散部分采用ANSYS软件完成,将一个周期结构和外面的有限的流体层区域分别用四面体单元和六面体单元进行离散化,得到离散化的振动方程和声场的耦合方程。分析流体结构体应力和速度连续的条件,建立平衡方程,求得声振耦合方程。对于假想的流体单元外边界面,分析面上所受到的垂直入射声波对于流体外表面的作用,得到声振耦合方程。考虑声波垂直入射的情况,对于空气背衬的情况求出反射系数和理论值验证,对于水背衬求出反射系数和透射系数,和理论值比较验证本文算法及程序的正确性。然后研究流体中球形空腔阵列的隔声特性。改变各参量得出相应的规律用于进行吸声和隔声结构的设计。在算法实现上用FORTRAN语言编程,并尽量实现程序对不同单元的适应性。将得到的结果和理论值进行比较证明了理论的正确性和算法的可行性。本文方法为复杂隔声结构设计提供了一种有效手段。


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