基于ANSYS的水下结构声学优化设计技术

【摘要】： 有限长加肋圆柱壳体结构是潜艇、鱼雷等各种航行器舱段的典型结构形式。这些航行器的结构噪声来源于内部机械激励壳体振动，并带动周围流体介质振动产生声辐射，它严重影响了水下航行器的整体性能。因此，研究流体介质中有限圆柱壳体的声—振耦合特性具有重要的理论价值和实际意义。 在常规的结构设计中，设计过程往往优先考虑结构的稳定性和强度及重量等因素，在试验阶段才考虑振动和噪声问题，此时，结构可改动的余地一般已经很小，通常只可能通过附加阻尼或者采用隔振手段等来实现减振降噪。结构声学设计技术研究的就是在结构设计的开始阶段就将结构的声学特性考虑在内，从而实现结构使用的有效性和声学特性之间的最佳组合。 本论文从便于工程实际应用出发，对使用有限元分析软件进行二次开发以方便结构振动分析及改进结构设计的方法和过程进行了研究，在此基础上对水下航行器圆柱壳体的结构声学特性进行了分析，在指定频率区间，对结构以振动辐射声功率级为目标函数进行了部分参数的结构优化设计，与此同时，为了方便有限元分析软件的使用和简化设计过程中大量重复的工作，利用ANSYS提供的参数化设计语言APDL(ANSYS Parametric Design Language)结合VC对有限元软件ANSYS进行了二次开发，形成了一体化的水下圆柱壳体结构声学设计软件。