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基于模态理论的圆柱壳声振分析及有源控制方法研究

和卫平  
【摘要】:单、双层圆柱壳作为潜艇的主要结构单元,对其结构振动与声辐射关系进行研究,从而进行有针对性的噪声控制,具有重大的科学意义和工程实用价值。本文从模态角度对单、双壳进行振动与声辐射特性研究,并对声辐射的有源控制进行初步讨论。 首先基于模态分析理论,对两端简支的单层圆柱壳进行结构振动模态分析与声辐射模态分析,最终建立振动模态与声辐射模态的内在联系,并采用有限元法和边界元法对单层光壳以及单层加筋壳进行了数值分析。 在得到圆柱壳结构模态与声辐射模态关系的基础上,从数值分析基本理论出发,以测点振动模态的矩阵条件数为目标函数,对结构测点布置位置与数目进行研究,在此基础上,构造一个模态滤波矩阵,从有限个结构测点响应中得到声辐射模态坐标,进行结构辐射声功率的计算,并对单壳以及单层加筋壳进行数值仿真分析,根据分析结果讨论了测点振级大小对结构辐射声功率的影响。 基于线性时不变系统基本假设,采用传递函数法,根据辐射声功率二次型的基本性质,提出一种基于声辐射模态的结构声辐射有源控制方法,对点力激励下的单壳进行声辐射有源控制,从数值分析的结果来看,本文提出的有源控制方法是可行的,并根据分析结果对其中的有源控制机理进行了分析。 对于双壳,在中低频范围内,基于双层圆柱壳内壳与外壳振动相似性,建立内外壳振动关系,分析其振动与声辐射特性,并在此基础上对其声辐射有源控制进行初步讨论。


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