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水下弹性壳体结构声辐射快速预报方法研究

刘扬  
【摘要】: 本文重点开展了有限长弹性壳体水下声辐射快速预报方法研究,所研究的结构模型是一两端带半球帽的有限长弹性圆柱壳。在预报过程中,壳体外表面的法向振速为已知,然后利用边界元技术对声场进行快速预报。为了达到快速预报的目的,采用了以下三种方法: 1、系数矩阵预计算。确定结构的网格后,对系统进行预计算,得出壳体结构各个频率下的表面声场的系数矩阵以及辐射场系数矩阵,并将系数矩阵计算结果存入数据库。 2、声场预报。在进行水下声辐射快速预报时,根据壳体表面的振动数据和数据库中的系数矩阵,利用边界元技术计算外壳的表面声压,并进一步预报壳体的辐射声功率、声源级、近场声压分布和远场指向性等。 3、频率插值。对于宽带信号,几乎不可能计算每个频率点上的系数矩阵,故预计算时只计算出若干个主频率点上系数矩阵,然后采用频率插值得出其它频率点上的系数矩阵。最后,再根据这些系数矩阵,结合结构表面的振动分布,利用边界元技术预报辐射声场,从而可大大提高计算速度。 在实现快速预报的基础上,研究了结构表面测点密度、表面声压、法向振速相位等因素对辐射声场预报误差的影响。本文的研究结论对复杂弹性壳体的水下辐射声场的快速预报具有一定的借鉴意义。


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