水下隔声效果测试

低频隔声实验系统的水下测试分析
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低频隔声实验系统的水下测试分析
• 本章主要介绍使用近场声强互谱法、“近似法” 和远场声强扫描对两种隔声样品在水下变压力 罐体中进行的隔声效果实验，其中实验模型和 声强扫描测量装置均为单独设计制作。
低频隔声实验系统的水下测试分析
• 综合近场远场的数据分析看，2号样品因更合理 的声学设计，隔声效果远高于1号样品，其插入 损失可达16dB，在选择合适的分布形式和分布密 度后应该能够取得更理想的低频隔声效果。 • 同时与前章有限元对空气包的隔声效果观察比较， 隔声样品在低频段的隔声占明显优势，应与样品 的声学结构和它的阻尼外层有关，一般认为，船 舶隔声的最佳方案应是采用含吸振隔层的隔声构 件。 • 结构形式为压力罐体的实验环境考虑了背衬，能 模拟真实艇体的在水下低频声场和水深变化情况， 为隔声样品的隔声性能测试提供了较为可靠的测 试方法和测试环境。
水下低频隔声特性理论与实验研究
论文背景
• 空气中、中高频、板的隔声研究相对较多，一 些理论也较成熟，而水下、低频、变压力的隔 声研究则相对较少； • 对水下内部声激励含水圆柱壳体的低频变压力 隔声环境的理论与实验研究都较匮乏，但双层 壳体间敷设隔声构件的现实需求决定了本方向 工作的重要性， • 本文借鉴已有研究成果对水下低频隔声特性进 行了数值计算与实验研究。
低频隔声实验系统的水下测试分析
低频隔声实验系统的水下测试分析
• 本章内容为针对隔声样品在宽阔水域进行 的隔声实验处理与分析，实验分别采用不 同声学结构形式和布设方式，利用近场双 水听器声强扫描阵和远场单水听器垂直阵 针对不同工况以声强法进行声功率的测量， 以考察隔声样品实现隔声的效果和优化布 设方式。本章考察隔声效果仍采用前章采 用的标准，通过测量分析有无样品两种情 况下辐射的声功率来判断隔声效果。实验 系统借鉴了前章的结论进行设计。
低频隔声实验系统的水下测试分析
• 现代声强测量技术的基础是声场某点方向 的声强在频域与沿该方向两相邻声压信号 和的互功率谱函数间的关系，即声强的互 谱关系式：
I m G12 I ( ) r
低频隔声实验系统的水下测试分析
低频隔声实验系统的水下测试分析
2cm 15cm
16 17 15
充水罐体环境的隔声有限元分析
充水罐体环境的隔声有限元分析
• 声学(线性)属于结构力学线性问题， ANSYS处理声学问题用的有限元方程为：
} [C ]{u } [ K ]{u} {F} [M ]{u
充水罐体环境的隔声有限元分析
测量此端面的辐射声功率 用以观察空气包的隔声效果
半球封头 隔板
沿
此
向 方
移
动
移动间隔 0.4m
10m
水 平 扫 描
长
6m 度
0.4m
3.5m 6m 压力罐
水听器阵 （16个）
低频隔声实验系统的水下测试分析
低频隔声实验系统的水下测试分析
低频隔声实验系统的水下测试分析
低频隔声实验系统的水下测试分析
低频隔声实验系统的水下测试分析
低频隔声实验系统的水下测试分析
14 6
5 2
1
PULSE
旋转装置
10cm 30cm 10cm 5cm 10cm 10cm 10cm 10cm
20cm
3 4
8
7
11 9 10 13
滤波器 信号源 功率放大器
蜗轮蜗杆1
加压泵
发射换能器
声 强 扫 描 架
声强扫描架
压力罐
蜗 轮 蜗 杆 2
低频隔声实验系统的水下测试分析
工作台 吊车
湖面
充水罐体环境的隔声有限元分析
• 4. 空气包宽度固定、高度取小值时的整体效果 已经较为明显，不需要更高更占空间的隔声样 品，但不同高度的效果依然各有优势；空气包 高度固定、宽度变化时，18cm宽空气包覆盖频 点稍多，由此看出优化宽高比可获得优化的隔 声效果，不同宽度时也有各自隔声优势频点； • 5. 衬板表面完全覆盖空气包隔声效果很好，但 以适当间隔的空气包分布形式取代全覆盖方式， 能在有限空间下达到相近的隔声效果； • 6. 不同声源形式下样品的隔声效果有较大差别， 说明结构受激振动产生的辐射噪声随激励形式 变化，隔声特别需要注意抑制结构固体声，隔 声样品需考虑阻尼去耦减振。
1 * Re( p u n )dS 2 s
N
• 在实际测量时上述积分用有限求和代替：
W I ni Si
i 1
充水罐体环境的隔声有限元分析
1. 隔板厚度的变化 对罐体端面辐射声功率的影响
2.
外部裹覆空气层厚度
对罐体端面辐射声功率的影响
3. 声源位置变化对罐体端面辐射声功率的影响
声源 布设在隔板上的环状空气包
充水罐体环境的隔声有限元分析
充水罐体环境的隔声有限元分析
• 在谐和声场中，节点上声压梯度与法向振速存 在关系式： p
n j un
• 节点处单频声场的声强为： • 对上式做面积分即可以得到辐射声功率：
Ws I n dS
s
1 * I n Re( p un ) 2
4. 空气包高度变化对罐体端面辐射声功率的影响
5. 空气包宽度变化对罐体端面辐射声功率的影响
6. 空气包分布形式变化对罐体端面辐射声功率的影响
充水罐体环境的隔声有限元分析
• 从仿真结果来看： • 1. 隔板越薄对声场的影响越小，隔板厚度只需 承受住隔声构件的安装； • 2. 罐体外裹覆薄空气层就能提供较好的屏蔽效 果，可以采用含阻尼材料的空气载体以抑制罐 体的受激振动； • 3. 对于几何尺寸与声波波长相比较小的封闭罐 体内，声源的位置和罐内水体积的变化都会对 声模态的形状和阶数产生影响，从而影响声场 的分布，但由于插入损失是相对量，声源位置 固定即可；