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基于统计能量法的潜射导弹振动噪声分析研究

孙树森  
【摘要】:导弹在空气中受到的中高频激励,主要包括火箭发动机的喷气噪声、弹体表面的气动噪声等,这些激励使导弹蒙皮产生剧烈振动,同时使导弹舱体产生巨大的声压级,在这种力学环境下,导弹内部仪器的正常工作可能会受到干扰,严重影响导弹的打击精度。本文对我国某型号潜射导弹,研究了导弹在空气中受到中高频激励时的动力学响应。而传统模态法如有限元、边界元法仅适用于低频段的系统动力学响应预示。本文应用统计能量法预示了导弹在高频激励下的动力学响应,并采用有限元-统计能量混合法完成中频激励下的导弹动力学响应预示。 本文首先叙述了统计能量法的基本原理,阐述统计能量法的基本假设,并推导出功率流平衡方程,简述了模态密度、内损耗因子、耦合损耗因子以及输入功率的确定方法,并简要说明应用统计能量法进行系统动力学响应预示的一般流程。在Va One中完成了导弹的统计能量建模并确定相应参数,其中内损耗因子由经验公式或经验值确定。通过仿真确定了火箭发动机的推力以及弹体表面压力的频域函数,将发动机简化为理想发动机,得到火箭发动机的推力谱,利用Fluent进行导弹周围的非定常场分析,得到弹体表面各个位置的分析结果,并通过对Fluent二次开发得到导弹的表面压力谱。鉴于统计能量法的应用局限性,本文在中频段采用有限元-统计能量混合法,而在高频段采用统计能量法完成中高频段导弹的动力学响应预示。为研究内损耗因子经验值选取的有效性,对内损耗因子在经验范围内的不同取值进行灵敏度分析。 通过对仿真结果的分析可知,导弹尾部受发动机喷气噪声的影响较大,而导弹头部受气动噪声的影响较大,并且随着频率的提高,气动噪声对导弹的影响逐渐加大。通过内损耗因子的灵敏度分析可知,在经验范围内,内损耗因子取值的不同对仿真结果影响不大。


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