圆柱壳体振动声辐射效率数值计算分析
圆柱壳体瞬态辐射噪声评估算法
圆柱壳体瞬态辐射噪声评估算法李琳玉;徐荣武;崔立林【摘要】通过自身传感器实测振动数据快速评估瞬态辐射噪声,对及时排除故障,保持水下目标隐蔽性具有重要的意义.本文提出一种基于加速度阵列测试数据的圆柱壳体瞬态辐射声场的工程估算方法:借鉴工况传递分析的思路,分析求解瞬态振-声传递率矩阵,将瞬态激励壳体振动的测量数据代入,就可以估算壳体辐射声压级.在振-声传递率求解的过程中引入截断奇异值分解法,改善求逆时的病态矩阵,减少测试中背景干扰带来的估计误差.试验结果证实,该方法可以用来快速评估空气中敲击圆柱壳体所产生的瞬态辐射噪声,大部分频段噪声级估计误差在3 dB以内.本方法可望提供快速估计圆柱形壳体振动水下辐射噪声级借鉴和参考.%Evaluating the impact of transient radiation noise quickly and troubleshooting timely through vibration data by acceleration sensors is significant for maintaining the stealth performance of the underwa-ter target. A method is proposed to evaluate the transient radiation noise of cylindrical shell based on the operational transfer path analysis theory. Using the data from the accelerometers and the vibration-sound relationship can evaluate the radiation noise pressure level. In the processing of solving vibration-sound re-lationship, truncated singular value decomposition (TSVD) has been involved for ill-posed problem. The experimental results show that the method can be used to evaluate the transient radiation noise quickly. Most of considerate frequency bands have an error below 3 dB. This method is expected to be used to estimate the radiation noise pressure level of cylindrical shell underwater.【期刊名称】《应用声学》【年(卷),期】2017(036)004【总页数】6页(P305-310)【关键词】加速度阵列;瞬态辐射噪声;工况传递路径分析【作者】李琳玉;徐荣武;崔立林【作者单位】海军工程大学武汉 430033;船舶振动噪声重点实验室武汉 430033;海军工程大学武汉 430033;船舶振动噪声重点实验室武汉 430033;海军工程大学武汉 430033;船舶振动噪声重点实验室武汉 430033【正文语种】中文【中图分类】TB532随着减振降噪元器件效果、振动控制以及总体低噪声设计水平的不断提升，平稳运行条件下设备噪声得到了良好的控制，而因为某些突发情况产生的瞬态信号造成的辐射噪声很难通过上述方法进行抑制，例如设备突然开关、隔振装置突然失效、武器的空投和潜射、管道多向流体脉动等情况，都会产生与稳态辐射噪声完全不同的瞬态辐射噪声。
基于波数谱的双层圆柱壳外壳振动与声辐射特性分析
基于波数谱的双层圆柱壳外壳振动与声辐射特性分析
谭路;纪刚;周其斗;张纬康
【期刊名称】《中国舰船研究》
【年(卷),期】2015(010)006
【摘要】为说明双层圆柱壳外壳振动模式与声辐射间的一般性规律,在通过结构有限元耦合流体边界元方法获得外壳的振动响应后,采用波数谱分析方法将其振动响应在无限长圆柱面上进行波数域的展开,实现振动的波形分离,并获得振动和声辐射功率波数谱,从而对其振动与声辐射模式进行判断.研究表明,双层圆柱壳外壳的周向振动呈现为多模式特征,轴向振动具有短波振动特征;周向辐射模式为低阶辐射模式,轴向辐射模式为长波辐射模式.
【总页数】6页(P68-73)
【作者】谭路;纪刚;周其斗;张纬康
【作者单位】海军工程大学舰船工程系,湖北武汉 430033;海军工程大学舰船工程系,湖北武汉 430033;海军工程大学舰船工程系,湖北武汉 430033;海军工程大学舰船工程系,湖北武汉 430033
【正文语种】中文
【中图分类】U661.44
【相关文献】
1.应用波数谱分析纵向构件对双层圆柱壳振动与声辐射的影响 [J], 谭路;纪刚;周其斗;张纬康
2.双层圆柱壳内外壳振动与声辐射相似性研究 [J], 陈美霞;牟彬杰;魏建辉;张晓宇
3.基于波数谱法的潜艇模型声辐射特性分析 [J], 张皓博;纪刚;谭路
4.基于映射声无限元法柱壳振动声辐射特性分析 [J], 田正东;苏楠;姚熊亮
5.基于l1范数稀疏解的水下双层圆柱壳振动声辐射预报影响因素研究 [J], 叶海林;陈美霞;陶襄樊
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基于有限测点的单层圆柱壳辐射声功率计算
基 于有 限测点的单层 圆柱壳辐射声功率计算
和 卫 平 ，陈美 霞 ， 建 辉 ，张 聪 魏
（ 中科 技 大 学 船 舶 与海 洋 ５ 程 学 院 ， 汉 ４ ０ ７ ） 华 １ ２ 武 ３ ０４
摘 要 ： 章 从 结 构 振 动 模 态 与 声 辐 射 模 态 的 概 念 出 发 ， 究 了两 端 简 支 单 层 圆柱 壳 振 动 模 态 与声 辐 射 模 态 的 耦 文 研
第 １ ６卷第 １ ０期
２１ ０ ２年 １ ０月
文 章 编 号 ： ０ ７ ７ ９ （０ ２ １— ２４ ０ １０ — ２ ４ ２ １ ）０ １０ － ８
船舶力 学
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＳ ｉ ｃ ａ ｉｓ ｏ ｒ ａ ｈｐ Ｍｅ ｈ ｎｃ ｏ
Ｖ０ ．６ １１ Ｎｏ １ ．０
０ｃ ．２ ｎ ｈ ｉ ｗ ｏ ｎ ｆｔ ｅ ｓｒ ｃｕ ａ ｄ ｓ ａ ｄ ａ ｏ ｓｉ ａ ｉｔ ｎ ｍｏ ｅ ． ｆ ｒｔ ｅ ｒ — ｏ ｈ ｅ ｄ Ｓ ｓ ｉ ｄ ｆｏ ｔ ｅ ｖｅ ｐ ｉ ｔｏ ｔｕ ｔ ｒ ｌｍｏ ｅ ｎ ｃ ｕ ｔ ｒ ｄ ａｉ ｄ ｓ Ａ ｔ ｈ ｅ ｕ ｈ ｃ ｏ ｅ ｌ ｔ ｎ ｈｐ ｅ ｗｅ ｎ ｓ ｃｕ ａ ｄ ｓ ａ ｄ ｒ ｄ ａｉ ｎ ｍｏ ｅ ｒ ｂ ａ ｎ ｄ ｄ ｌ ｌ ｒｍａ ｒ ｓｄ ｒ ｅ ， ｙ ａ ｉ ｓ ｉ ｓｂ ｔ ｅ ｔ ｔ ｒ ｌ ｏ ｕ ｒ ｍｏ ｅ ｎ ａ ｉｔ ｄ ｓａ ｅ ｏ ｔｉ ｅ ，ａ ｍｏ ａ ｔ ｔ ｘ ｉ ｅ ｉ ｄ ｂ ｏ ｉ ｆ ｅ ｉ ｖ ｗｈ ｃ ｈ ｃ ｕ ｔ ａ ｉｔ ｎ ｍｏ ｅ ｖ ｌ ｃｔ ａ ｅ ｅ ｔａ ｔ ｄ ｆ ｍ ｈ ｅ ｐ ｎ ｅ ｏ ｌ ｔ ｄ ｍｅ ｓ ｒ ｏ ｎ ｓ ｉ ｈ ｔ ｅ ａ ｏ ｓｉ ｒ ｄ ａｉ ｄ ｅ ｏ ｉ ｃ ｎ ｂ ｘｒ ｃ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ｓ ｏ ｓ ｆａｌ ｔ ａ ｕ ｅ ｐ ｉ ｔ． ｃ ｏ ｙ ｏ ｏ ｅ Ｔ ｅ ａ ｏ ｓｉ ｏ ｅ ｆａ ｓ ｕ ｔ ｒ ａ ｅ ｃ ｌ ｕ ａ ｅ ｈ ｏ ｇ ｉｈ ｅ ｕ ｏ ｃ ｕ ｔ ａ ｉｔ ｎ ｍｏ ｅ ｖ — ｈ ｃ ｕ ｔ ｐ ｗ ｒｏ ｔ ｃ ｕ ｅ ｃ ｎ ｂ ａ ｃ ｌ ｔ ｄ ｔ ｒ ｕ ｈ ａ ｗｅ ｇ ｔ ｄ ｓ ｍ ｆ ｏ ｓ ｃ ｒ ｄ ａｉ ｄ ｅ ｃ ｒ ａ ｉ ｏ
有限浸深圆柱壳振动及远场声辐射的解析方法简
有限浸深圆柱壳振动及远场声辐射的解析方法简
有限浸深圆柱壳振动及远场声辐射是近年来政务民生领域中颇受重视的课题。
它利用直接有限元法模拟圆柱壳振动，研究得到的圆柱壳振动的结果被用作近场声辐射计算的初始数据，利用差分法，解决远场声辐射的问题，为政务民生工程的运筹布局、可行性提供有力的支撑。
有限浸深圆柱壳振动及远场声辐射的解析方法主要分两步：第一步，先有限元
分析建立三维边界介质问题，输入圆柱壳空腔结构参数和调查场景空气条件等数据，在空间离散、基于时域有限元方法和球壳空气介质对声学动扩散方程的应用，解决圆柱壳振动的问题，数值模拟得到圆柱壳振动的分布特性。
第二步，依据圆柱壳振动的分布特性，使用差分法解决远场声辐射问题，数值仿真结果用作政务用地可行性分析、政务民生工程布局等决策参考。
有限浸深圆柱壳振动及远场声辐射的解析方法对于政务民生领域有着广泛的应用，它利用有限元分析体系和差分数值计算技术，解决较为复杂的分部圆柱壳振动及其远场声辐射动扩散物理系统，为政务民生工程的规划设计、场地可行性提供有力的支撑。
圆柱壳体振动声辐射效率数值计算分析
圆柱壳体振动声辐射效率数值计算分析作者：西北工业大学贺晨盛美萍石焕文摘要：利用有限元、边界元和统计能量分析方法并结合软件对圆柱壳体在流场中受激振动及声辐射效率作了数值计算分析研究。
利用ANSYS 软件计算壳体的模态及其在流场中受点激励时的振动响应。
然后结合SYSNOISE 软件和AUTOSEA 软件分别计算壳体在流场中声辐射效率在低频段和高频段时的频率响应。
从而建立一套圆柱壳体在流场中振动声辐射效率在全频段的数值计算分析方法。
关键词：声学;圆柱壳体;振动;声辐射效率;数值计算声隐身技术在水下目标隐身技术中仍然占据主导地位。
水下目标的声隐身性能主要体现在抗敌主动声纳的探测能力及防敌被动声纳探测能力上,而降低和屏蔽自身的辐射噪声是水下目标主动隐身的有效措施,因此研究结构声辐射对于水下隐身技术具有重大的意义。
航行器的结构噪声来源于内部机械激励板或壳体振动并带动周围流体介质产生声辐射,而圆柱壳体是潜艇、鱼雷及其他各种空中或水下航行器舱段的主要结构形式,因此研究圆柱壳体在有流体介质负荷时的声2振特性具有重要的理论价值和实际意义。
有限元2边界元方法是结构振动声辐射常用的数值分析方法,比较成熟的商用软件包括美国ANSYS 公司开发的有限元软件ANSYS 和比利时LMS公司开发的有限元2边界元软件SYSNOISE 等。
ANSYS 软件含有有限元技术,可以计算任意复杂结构的水下振动与声学问题。
但该软件声场后处理能力弱,无法给出声辐射功率、声辐射效率等声学参量。
SYSNOISE 软件既含有限元技术,又含边界元技术,可计算一般复杂弹性结构的水下耦合振动问题。
其对声场的后置处理功能很强,可计算结构的声辐射功率、激励力的辐射声功率、声辐射效率、声场的质点振速分布及远场指向性等等。
综合这两套软件的特点,将其联合起来使用,可以计算水下圆柱壳体与声场的耦合振动与声辐射问题[1 ] 。
然而在高频区域,有大量的共振模态存在使得对所有振动共振模态的确定性分析是不现实的;同时计算频率越高,网格划分越细,单元数量就越多,而目前计算机的处理能力有限,因此有限元2边界元方法在高频时就不适用。
基于统计能量法的环肋圆柱壳中、高频振动与声辐射性能数值分析
基于统计能量法的环肋圆柱壳中、高频振动与声辐射性能数值
分析
和卫平;陈美霞;高菊;陈清坤
【期刊名称】《中国舰船研究》
【年(卷),期】2008(003)006
【摘要】基于统计能量法(SEA)对力激励下的环肋圆柱壳中、高频振动与声辐射性能进行了数值分析,通过与解析法计算结果的对比,证明了利用统计能量法进行圆柱壳中、高频振动与声辐射研究的可行性.重点分析了双层圆柱壳的振动与声辐射性能,得到一些有价值的结论.最后,对比分析了在相同激励力下的单、双层圆柱壳的声辐射性能,双层圆柱壳的外场辐射声压比单层圆柱壳的小.
【总页数】6页(P7-12)
【作者】和卫平;陈美霞;高菊;陈清坤
【作者单位】华中科技大学,船舶与海洋工程学院,湖北,武汉,430074;华中科技大学,船舶与海洋工程学院,湖北,武汉,430074;华中科技大学,船舶与海洋工程学院,湖北,武汉,430074;华中科技大学,船舶与海洋工程学院,湖北,武汉,430074
【正文语种】中文
【中图分类】U661.44
【相关文献】
1.基于Riccati传递矩阵法分析水下有限长环肋圆柱壳的声辐射性能 [J], 曹雷;马运义;黄玉盈
2.一种非均匀环肋圆柱壳振动与声辐射性能研究 [J], 王珺;夏齐强;林超友;陈志坚
3.环肋柱壳在流场中声辐射性能分析 [J], 谢官模;骆东平
4.环肋柱壳在流场中的声辐射性能实验报告 [J], 骆东平;谢官模
5.基于统计能量法研究肋骨对双层圆柱壳\r声辐射特性的影响 [J], 张恺;纪刚;周其斗;李宗威
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水中有限长功能梯度材料圆柱壳声辐射研究
水中有限长功能梯度材料圆柱壳声辐射研究徐步青;杨绍普;齐月芹【摘要】研究了径向简谐集中力激励下的水中功能梯度复合材料有限长圆柱壳的振动和声辐射问题.从有限长功能梯度材料振动方程出发,利用模态叠加法,推导出了圆柱壳在径向集中力激励下,平面振动平均振速和声辐射效率表达式.通过数值仿真计算了不同梯度指数下圆柱壳的平均振速、辐射功率和辐射效率.为功能梯度材料圆柱壳声辐射的研究提供了一种有效方法.%Sound radiation from a submerged functionally gradient material cylindrical shell excited by har monic point radial force is considered. Based on the vibration equation of finite FGM cylindrical shell, the ex pression of mean radial quadratic velocity and sound radiation efficiency by modal analysis method have been de rived on the condition that it is excited by a radial harmonic point force. Finally, the relationships between mean radial quadratic velocity and frequency, between radiated sound power and frequency, and between radiation ef ficiency and frequency are numerical solved under various gradient index of FGM cylindrical shell.【期刊名称】《石家庄铁道大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(024)003【总页数】6页(P44-49)【关键词】声辐射;功能梯度材料;圆柱壳;梯度指数;有限长【作者】徐步青;杨绍普;齐月芹【作者单位】石家庄铁道大学工程力学系,河北石家庄 050043;河北省交通安全与控制重点实验室,河北石家庄 050043;石家庄铁道大学工程力学系,河北石家庄050043;石家庄铁道大学工程力学系,河北石家庄 050043【正文语种】中文【中图分类】TU3180 引言功能梯度材料( Functionally Graded Material，简称FGM) 是由一种全新的设计概念而开发的新型功能材料。
考虑结构损耗时水中圆柱壳的振动声辐射特性研究
考虑结构损耗时水中圆柱壳的振动声辐射特性研究石焕文;盛美萍;孙进才;白雅【期刊名称】《应用力学学报》【年(卷),期】2007(24)3【摘要】基于圆柱壳的振动方程以及壳与流体边界上振速连续条件,推导了简支在刚性圆管上的有限长圆柱壳的低频声辐射的自辐射阻抗和互辐射阻抗计算公式,在考虑结构损耗情况下求解了圆柱壳的机械阻抗、表面振速、辐射声功率、辐射效率以及辐射声场的分布特征。
结果表明:低阶模态自辐射阻抗大于互辐射阻抗,且自辐射阻随模态阶次增大迅速减小;当p、m同为偶数或奇数时模态辐射阻系数rpmqq 大于零,反之小于零。
模态辐射抗系数xpmqq在零值附近波动并当ka趋于无穷大时xpmqq都趋向零;p与m相差越大,rpmqq和xpmqq越小。
当激励力频率较低时圆柱壳辐射声场指向性为"∞"和"8"叠加的形状;随频率增高,轴向模态和周向模态综合效果导致辐射声场指向性趋于复杂。
计算简支圆柱壳的声辐射特征,必须要考虑结构的损耗。
【总页数】6页(P434-439)【关键词】圆柱壳;结构损耗;声辐射阻抗;声场指向性【作者】石焕文;盛美萍;孙进才;白雅【作者单位】西北工业大学,西安710072;长安大学,西安710064【正文语种】中文【中图分类】O321【相关文献】1.非均匀圆柱壳振动及声辐射特性优化设计 [J], 陈美霞;徐鑫彤;魏建辉;陶襄樊2.潜深对水下圆柱壳振动声辐射特性的影响 [J], 刘佩;刘书文;黎胜3.基于波数谱的双层圆柱壳外壳振动与声辐射特性分析 [J], 谭路;纪刚;周其斗;张纬康4.管路-圆柱壳耦合振动功率流与声辐射特性研究 [J], 吴江海;尹志勇;孙玉东;周凌波;苏明珠5.双层圆柱壳振动传递及近场声辐射特性研究 [J], 姚熊亮;钱德进;刘庆杰;张阿漫;庞福振因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
(多层复合)圆柱壳体的振动和声辐射研究的开题报告
（多层复合）圆柱壳体的振动和声辐射研究的开题报告1. 研究背景多层复合材料圆柱壳体（Multi-Layered Composite Cylindrical Shell, MLCCS）在工业和军事领域有着广泛的应用，如飞机机身、舰船壳体、天线罩等结构。
然而，在长期使用过程中，MLCCS常常会遭受外力的作用而发生振动，同时也会对周围环境产生噪声污染，影响人类生活和健康。
因此，研究MLCCS的振动与声辐射问题具有重要意义。
2. 研究内容本课题的研究内容包括以下几个方面：（1）MLCCS振动模态分析：通过有限元方法（Finite Element Method, FEM）建立MLCCS的有限元模型，分析其在自由振动状态下的振动模态特性，并基于该特性对其振动稳定性进行评估。
（2）MLCCS受激振动分析：将MLCCS作为被动结构，通过有限元方法建立其与外界相互作用的系统，对其在受激情况下的动力响应特性进行研究。
（3）MLCCS声辐射分析：基于声学理论及有限元模型，分析MLCCS噪声产生机理、传播途径、辐射场，对其声辐射特性进行分析和预测。
（4）MLCCS振动与声辐射控制：通过材料特性研究、结构参数优化等方法，探究降低MLCCS振动和声辐射的有效途径，并制定控制策略。
3. 研究方法本课题采用有限元数值模拟、声学测量技术等方法进行研究。
（1）有限元数值模拟：通过商业有限元软件对MLCCS的结构进行建模和分析，得到MLCCS的振动模态、受激振动和声辐射场等信息。
（2）声学测量技术：采用声场测量系统对MLCCS进行室内或室外噪声测试，并通过傅里叶变换等处理手段对其声谱特性进行分析。
4. 预期成果本课题的预期成果包括：（1）建立MLCCS的有限元模型，分析其振动特性、受激振动响应以及声辐射特性；（2）量化MLCCS振动和声辐射的程度，并制订控制策略；（3）为提高MLCCS的振动稳定性和降低噪声水平提供理论依据和技术支持。
求解圆柱壳弯曲振动声辐射问题的一种近似解析法
求解圆柱壳弯曲振动声辐射问题的一种近似解析法
夏齐强;陈志坚;艾海峰;张朋涛
【期刊名称】《中国舰船研究》
【年(卷),期】2011(006)005
【摘要】圆柱壳梁式弯曲振动是一种常见模态,其基于摆动柱声辐射理论.通过引入修正因子,将无限长柱的声压计算转换到有限长柱的声压计算中,提出一种求解圆柱壳弯曲振动声辐射问题的近似解析法.结合算例,计算了其弯曲振动的远场声学特性,并与广泛应用的边界元进行了比较.结果表明,两者具有较好的一致性,近似解析法简单快速,可作为工程评定方法.
【总页数】5页(P28-31,45)
【作者】夏齐强;陈志坚;艾海峰;张朋涛
【作者单位】海军工程大学船舶与动力学院,湖北武汉430033;海军工程大学船舶与动力学院,湖北武汉430033;海军工程大学船舶与动力学院,湖北武汉430033;海军兵种指挥学院,广东广州510410
【正文语种】中文
【中图分类】U661.44
【相关文献】
1.求解饱和多孔介质圆柱壳动力学问题的一种半解析方法 [J], 向宇;孙润;陆静;袁丽芸
2.求解水下非圆弹性环声散射问题的一种半解析方法 [J], 向宇;黄玉盈
3.求解远场声辐射问题的一种快速边界元法 [J], 高晟耀;王德石;朱拥勇
4.基于解析法的弹性板-柱壳结构外场声辐射有源力控制 [J], 李鸿秋;陈国平;谢琳艳
5.求解水下纵向加肋无限长非圆柱壳声辐射问题的一种新的半解析方法 [J], 黄玉盈;向宇;苏海东
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基于统计能量法的环肋圆柱壳中、高频振动与声辐射性能数值分析
ｔａ ｔｅＳ Ａ ｉ ａ ｐｉ ｂｅｔ ｓｃ ｒ ｍ ．Ｔ ｅｐ ｐ ｒ ｏｃ ｎ ａ ｓ ｎｔｅｖ ｒｔ ｎａｄｓｕ ｄｒｄ— ｈ ｔｈ Ｅ ｐ ｌ ａ ｌ ｏ ｕ ｈｐｏ ｓ ｃ Ｍｅ ｓ ｈ ａ ｅ ｎ ｅ ｔ ｔ ｉ ａ ｏ ｎ ｎ ｉ ｃ ｒｅ ｏ ｈ ｂ ｉ ｏ ａ
和 卫 平 陈 美 霞 高 菊 陈 清坤
华 中科 技 大学 船舶 与海 洋 工程 学 院 ， 湖北 武 汉 ４ ０ ７ ３０４
摘 要 ：基 于 统 计 能 量 法 （ Ｅ ） 力 激 励 下 的 环 肋 圆 柱 壳 中 、 频 振 动 与 声 辐 射 性 能 进 行 了数 值 分 析 ， 过 ＳＡ 对 高 通
与 解析 法 计 算 结 果 的对 比 ， 明 了 利 用 统计 能 量法 进 行 圆柱 壳 中 、 频 振 动 与 声 辐 射 研 究 的可 行 性 。 重 点 分 证 高
析 了双 层 圆 柱 壳 的振 动 与 声 辐 射 性 能 ， 到 一 些 有 价 值 的结 论 。最 后 ， 比分 析 了在 相 同激 励 力 下 的单 、 层 得 对 双 圆柱 壳 的声 辐 射 性 能 ， 双层 圆柱 壳 的外 场 辐 射 声 压 比单 层 圆柱 壳 的小 。 关 键 词 ：环 肋 圆 柱壳 ； 动 ； 辐 射 ； 计 能 量 分 析 振 声 统 中 图分 类 号 ： ６ １４ Ｕ ６ ．４ 文 献 标 志 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ ３— １５ ２０ ） ６— ７— ６ １７ ３ ８ （０ ８ ０ ０ ０
Ｎｕｍ ｅ ｉ ａ ｒ ｃ ｌＡｎａ ｙ ｉ ｆＭ ｉ ｌ － ｉ ｈ Ｆｒ ｑ ｎ ｙ Ｖｉ ｒ ｔｏ ｎ ｌ ｓｓ ｏ ｄｄ ｅ ｈ ｇ ｅ ｕｅ ｃ ｂ ａ ｉ ｎ ａ ｄ
Ｓ ｕ ｄ ａ ｉ ｎ ｆ ｏ ａ Ｒｉ — ｔｆｅ ｄ Ｃｙ ｉ ｒ ｃ ｌＳ ｌ ｂ ＥＡ ｏ ｎｄ Ｒａ ｉ ｔｏ ｒ ｍ ｎｇ ｓ ｉｆ ｎｅ ｌ ｎｄ ｉ ａ ｈｅｌ ｙ Ｓ
螺旋桨∕轴系激励下圆柱壳结构低频辐射噪声模式
螺旋桨∕轴系激励下圆柱壳结构低频辐射噪声模式圆柱壳结构是一种常见的机械结构，用于承载各种载荷和杆件连接。
然而，在某些情况下，圆柱壳结构会产生噪音并对周围环境造成干扰，因此需要对其噪音特性进行分析。
圆柱壳结构在运动中会受到螺旋桨或轴系激励，这种激励会导致结构产生振动并产生噪音辐射。
该噪音主要表现为低频辐射噪音，其频率一般在20-500 Hz之间。
因此，对于圆柱壳结构低频辐射噪声的研究，具有非常重要的意义。
圆柱壳结构低频辐射噪音的模式主要有以下几种：1.壳体弯曲振动模态：当圆柱壳结构受到螺旋桨或轴系激励时，会产生弯曲振动模态，在此模态下圆柱壳结构的声辐射主要是由振动弯曲模态、壳体分布式内外表面空气动力和结构阻尼等因素共同作用而产生的。
2.壳体扭转振动模态：当圆柱壳结构受到螺旋桨或轴系激励时，会产生扭转振动模态，在此模态下圆柱壳结构的声辐射主要是由振动扭转模态、壳体分布式内外表面空气动力和结构阻尼等因素共同作用而产生的。
3.壳体径向振动模态：当圆柱壳结构受到螺旋桨或轴系激励时，会产生径向振动模态，在此模态下圆柱壳结构的声辐射主要由壳体径向振动模态和壳体分布式内外表面空气动力等因素共同作用而产生的。
以上三种模态均受到结构材料、壳体尺寸、壁厚、几何形状、螺旋桨或轴系的位置和工作状态等因素的影响。
根据这些影响因素，我们可以进行优化设计来减少圆柱壳结构的低频辐射噪声。
最后，应该指出的是，圆柱壳结构低频辐射噪音的模式是一种非常复杂的现象，需要综合考虑多个因素才能得出精确的结果。
因此，在实际研究过程中，需要采用先进的计算模型和分析工具，以确保分析结果的准确性和可靠性。
为了更进一步认识圆柱壳结构低频辐射噪声的模式，下面列出一些相关数据并进行分析：1. 结构材料：一般来说，圆柱壳结构常用的材料有钢、铝、玻璃钢等。
这些材料的密度和弹性模量不同，对噪声特性有不同的影响。
例如，密度越大的材料通常会产生更大的结构压力，从而影响低频辐射噪声的模式。
含负泊松比超材料肋板的双层圆柱壳声振性能分析
" 3QNQL6LM,NO7PNQ7PM7R'FLNG UGVIGLLPIGV$ 5788NO7PNQI7G /GG7JNQI7G 5LGQLPR7P+TJNGFLT 3WI[ NGT 2LL[\KLNU_[87PNQI7G$ 3FW7787R*NJN8+PFWIQLFQSPL$ 'FLNG NGT 5IJI8UGVIGLLPIGV$ 3WNGVWNI&IN717GV(GIJLPKIQM$ 3WNGVWNI:;;:?;$ 5WIGN#
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!!双层圆柱壳是水下航行器如潜艇舱段的典型结构 形式$舱段内部动力设备舱的机械激励会引起壳体振 动$并向周围流场辐射噪声$作为潜水器结构噪声的主 要辐射体$ 其 振 动 性 能 直 接 影 响 潜 水 器 的 声 隐 身 性& 双层圆柱壳结构的水下振动和声辐射问题一直受到国 内外学者的广泛关注$开展了系列研究工作& 商德江 等($) 利用 +GKMK和 3MKG7IKL对双层加肋圆柱壳的水下
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双层圆柱壳振动传递及声辐射试验研究
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维普资讯
２０ ０７年 第 ２ ６卷 第 ７期
传感 器与微 系统 （ ｒｎｄ ｃｒ ｎ ｃｏｙｔｍ Ｔ ｃｎｌｇ ｓ Ｔａｓｕｅ ｄＭｉ ｓｓ ｅｈｏｏｉ ） ａ ｒ ｅ ｅ
４ １
双 层 圆柱 壳振 动传 递及 声 辐射 试 验 研 究
韩 蕴韬 张 阿漫 惠 ， ， 超 姚 熊亮 ，
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单∕双层圆柱壳振动及声辐射对比
单∕双层圆柱壳振动及声辐射对比单层圆柱壳和双层圆柱壳都是常见的工程结构，它们的振动和声辐射特性不同，本文将对它们进行对比分析。
一、单层圆柱壳振动及声辐射分析单层圆柱壳在振动时，可以进行径向、周向和轴向振动，其中径向振动对应于柱面上的圆环扭动变形，周向振动对应于环周向走波和横波，轴向振动对应于柱侧壁的纵波。
在单频激励下，单层圆柱壳振动模态主要包括轴向振动、环向振动和径向振动三种类型。
其中，环向振动和径向振动都有强烈的声辐射现象，而轴向振动则主要表现为柱内固有噪声。
单层圆柱壳的声辐射主要来自振动能量的辐射。
由于单层圆柱壳的振动模态较少，因此排放能力较低。
同时，由于单层圆柱壳的组成材料和几何尺寸的限制，其声辐射效应较难减小。
二、双层圆柱壳振动及声辐射分析相比于单层圆柱壳，双层圆柱壳可以更有效地减少振动和降低噪声。
其主要原因在于双层圆柱壳内部的两层圆柱壳相互作用，并且存在弹性缓冲层，可以消耗部分振动能量，从而减少振动和噪声。
在双频激励下，双层圆柱壳主要振动模态包括1T1S模态、1T2S模态、2T1S模态和2T2S模态。
其中，1T1S模态较强的径向振动对应于圆柱壳与圆筒悬挂系统之间的振动耦合，有利于减小振动。
1T2S模态和2T1S模态的振动都较弱，均没有强烈的声辐射。
2T2S模态的径向振动和环向振动相互作用，具有很强的声辐射效应。
双层圆柱壳的振动和声辐射主要受到以下因素的影响：一是内外层圆柱壳的组成材料和尺寸；二是弹性缓冲层的性质和几何尺寸；三是受到的载荷和激励类型。
这些因素综合起来决定了双层圆柱壳的振动和声辐射特性。
三、结论综合以上分析，可以看出双层圆柱壳振动和声辐射效应显著优于单层圆柱壳。
由于存在内外层圆柱壳的振动减缓和弹性缓冲层的吸能作用，双层圆柱壳的振动和声辐射能力得到了很好的改善。
因此，在一些工程应用中，双层圆柱壳可以被广泛应用。
在进行单层圆柱壳和双层圆柱壳振动和声辐射的对比分析时，我们需要了解相关的数据和参数。
圆柱壳振动与声辐射研究状况
我来说说我的看法吧（我所说的都是有限长圆柱壳）圆柱壳的振动与声辐射，其实是两个方面的问题：圆柱壳的振动以及声辐射理论。
先说结构振动：（1）圆柱壳的振动有很多理论：福留盖壳体理论，唐纳壳体理论等。
，这些壳体理论都是几百年来人们广泛使用的。
如果想从壳体振动理论上有创新点，要么改进这些壳体理论，要么创立新的壳体理论，这是需要勇气和实力的。
（2）对于具有加强结构的圆柱壳的振动，主要存在的问题是如何准确的建立加强结构的力学模型，建立振动控制方程。
在这一点上，国内、外对环肋的处理是比较成熟的了，但是对于纵向加强构建的处理就是仁者见仁的问题了。
还有一点就是，加强构件的种类越多，耦合方程的规模就越大，还要考虑到求解的耗费问题。
（3）解析法处理有限长圆柱壳振动问题时，都是假设圆柱壳两端是理想的简支边界条件，任意边界条件情况下的结构响应国内还少有人涉及。
声辐射：（1）在流固耦合问题处理上一般有两种方法：A采用Helmholtz积分方法，建立在流固耦合边界面上法向偏导为零的Green函数，将声压作为壳体载荷。
B采用分离变量法求解波动方程，根据壳体表面振速连续条件建立耦合方程。
（2）辐射阻抗的分析，这一点国内有不少专家都讨论过。
（3）评价标准的选择，采用什么物理量（某一点声压级，声强，声功率，辐射效率，指向性，均方振速）对声辐射性能进行评价是一个比较困难的问题，这与实际的应用有关。
（4）圆柱壳环频率的问题，分析圆主壳体的声辐射时仅仅涉及环频率以下的频段，环频以上的频段采用平板理论。
我认为在解析方法研究壳体声辐射上还需进一步研究的问题有：（1）非圆柱壳体结构的振动与声辐射（2）复杂边界条件下的圆柱壳声辐射（3）短时载荷作用下的圆柱壳声辐射（4）具有声学处理结构的圆柱壳的声辐射（5）圆柱壳的流固耦合振动研究（6）圆柱壳辐射性能的工程估算方法（7）重流体脉动压力激励圆柱壳体的声辐射。
水下圆柱壳振动与声辐射低频等效计算方法
水下圆柱壳振动与声辐射低频等效计算方法
唐锐;商德江;李琪
【期刊名称】《船舶力学》
【年(卷),期】2014(000)011
【摘要】为了提高水下大长径比圆柱壳低频振动响应和辐射声功率的计算效率，该文提出了一种用水下梁模型等效计算的方法。
该等效模型基于欧拉梁理论，采用附加水质量近似流固耦合作用，通过计算梁的等效杨氏模量系数，使其与圆柱壳的梁式弯曲振动模态对应。
计算表明，对大长径比简支圆柱薄壳（L/a＞20），等效梁杨氏模量系数主要取决于结构长径比，而厚度对其的影响甚小。
文中还给出了不同长径比圆柱壳前五阶模态频率的等效杨氏模量系数曲线，利用梁模型并结合此曲线，可准确预报水下圆柱壳低频域辐射声功率和圆柱壳的梁式弯曲振动模态。
【总页数】9页(P1377-1385)
【作者】唐锐;商德江;李琪
【作者单位】哈尔滨工程大学水声技术实验室，哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学水声技术实验室，哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学水声技术实验室，哈尔滨150001
【正文语种】中文
【中图分类】TB532;TB561
【相关文献】
1.水下圆柱壳低频声辐射特性及有源控制 [J], 丁少虎;陈克安;李双
2.水下纵肋加强圆柱壳低频振动与声辐射 [J], 张超;商德江;李琪
3.基于l1范数稀疏解的水下双层圆柱壳振动声辐射预报影响因素研究 [J], 叶海林;陈美霞;陶襄樊
4.水下单层圆柱壳振动声辐射预报的测点布置改进方法 [J], 余鹏;张晓宇;陈杰;杜兆伟;殷洪
5.一种含内部结构的水下圆柱壳振动声辐射计算方法 [J], 张磊;马逊军;鲁民月;汪利
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有限浸深圆柱壳振动及远场声辐射的解析方法
引用格式： 郭文杰 ， 李天匀， 朱翔， 等. 有限浸深圆柱壳振动及远场声辐射的解析方法 ［J］ . 中国舰船研究， 2017， 12 （4） ： 62-70. GUO W J，LI T Y，ZHU X， et al. Analytical research of vibration and far-field acoustic radiation of cylindrical shell immersed at finite depth ［J］ . Chinese Journal of Ship Research， 2017， 12 （4） ： 62-70.
期刊网址：
Vol.12 No.4 Aug. 2017 第 12 卷
有限浸深圆柱壳振动及远场声辐射的解析方法
1 华中科技大学 船舶与海洋工程学院， 湖北 武汉 430074 3 船舶与海洋水动力湖北省重点实验室， 湖北 武汉 430074
摘 要： ［目的］针对目前对于自由液面影响下圆柱壳—流场耦合系统振动及声辐射解析研究的匮乏， 提出一 种有限浸没深度下有限长圆柱壳振动及远场声辐射的解析求解方法。 ［方法］ 采用镜像原理和 Graf 加法定理得 到流体速度势的解析表达式， 然后再结合能量泛函变分方法推导出计及自由液面影响的壳—液耦合振动方程， 从而可以求解系统受迫振动响应。 ［结果］研究表明， 相比于无限域， 自由液面的存在会增大同阶次共振频率， 但 随着浸没深度的逐渐增加， 均方振速很快趋于无限域工况。与 Nastran 软件计算结果对比表明所提出的方法准 确、 可靠， 且具有方法简便、 计算量小的优点。利用求得的振动响应， 通过傅里叶变换和稳相法可得到远场辐射 声压， 计算结果表明， 自由液面会使得远场声压指向性和波动性出现类偶极子效应； 但是不同于振动特性， 远场 声压并不会随浸没深度增大而很快趋于无限域工况。 ［结论］所提出的方法实现了外力激励下计及自由液面影 响的水下圆柱壳远场声辐射快速预报， 对于半空间结构声振问题的研究具有一定的指导意义。 关键词： 自由液面； 镜像原理； Graf 加法定理； 远场辐射声压 中图分类号 ： U661.44 文献标志码： A DOI： 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.04.010
基于有限测点的单层圆柱壳辐射声功率计算
基于有限测点的单层圆柱壳辐射声功率计算
和卫平;陈美霞;魏建辉;张聪
【期刊名称】《船舶力学》
【年(卷),期】2012(016)010
【摘要】文章从结构振动模态与声辐射模态的概念出发,研究了两端简支单层圆柱壳振动模态与声辐射模态的耦合关系.在此基础上,利用模态扩展构造一个模态滤波矩阵,从有限个结构测点测量数据中得到结构的声辐射模态参与系数,进而计算结构的辐射声功率；并利用矩阵条件数对结构测点布置数目与位置进行了研究.数值算例表明:这种测点布置方法与结构辐射声功率的计算方法是可行的,这为该领域的理论分析和工程应用提供了一定的参考.
【总页数】8页(P1204-1211)
【作者】和卫平;陈美霞;魏建辉;张聪
【作者单位】华中科技大学船舶与海洋工程学院,武汉430074;华中科技大学船舶与海洋工程学院,武汉430074;华中科技大学船舶与海洋工程学院,武汉430074;华中科技大学船舶与海洋工程学院,武汉430074
【正文语种】中文
【中图分类】TB123
【相关文献】
1.有限长同轴共线弹性圆柱壳间互辐射阻抗计算 [J], 丁少虎;陈克安;马玺越;张冰瑞
2.部分敷设阻尼层的有限长环肋圆柱壳声辐射计算方法研究 [J], 王祖华;彭旭;谢官模
3.基于表面响应预报水下圆柱壳声辐射的振动测点布置研究 [J], 阮竹青;彭伟才;张俊杰;张继明
4.基于比例系数-有效独立法对圆柱壳声辐射预报的测点优化布置研究 [J], 余鹏;陈美霞;谢坤
5.水下单层圆柱壳振动声辐射预报的测点布置改进方法 [J], 余鹏;张晓宇;陈杰;杜兆伟;殷洪
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基于声全息法的水下复杂圆柱壳体远场辐射声场计算及试验验证
01引 言
圆柱壳体结构在水下结构中占据了相当大比例，如潜艇等水下航行器就以圆柱体结构居多。而 隐身性是水下结构的重要性能之一，特别是如潜艇等水下作战平台，其具有战斗力和威慑力的主要 收稿日期：2017-5基金项目：国家“十三五”重点专项：国家质量基础的共性技术研究与应用(NQI) 作者简介：刘文章(1987-)，男，工程师，articleliu@，电话 18352832386；吴文伟(1969-)，男，研究员。
基于声全息法的水下复杂圆柱壳体 远场辐射声场计算及试验验证
刘文章，严 斌，吴文伟
（中国船舶科学研究中心 船舶振动噪声重点实验室，江苏无锡 214082）
摘要：针对水下圆柱壳体结构，采用声全息技术建立了由近场声预报远场辐射噪声的方法。在波数域内对近场声与 远场辐射噪声的关系展开分析，建立了结合近场声信息提高远场辐射噪声特征分析及评估精度的工程实用化方法。 通过加肋圆柱壳的算例验证了方法的正确性，为方法的实际应用提供理论指导。结合模型试验的结果对方法进行了 进一步的对比验证。 关键词：声全息法；圆柱壳体；水下辐射噪声；远场辐射噪声；试验验证 中图分类号：TB532 文献标识码：A
(China Ship Scientific Research Center-Key Laboratory of ship vibration and noise, Wuxi 214082, China) Abstract: For underwater cylindrical shell, the method of near acoustic holography (NAH) is used to predict the far-field radiated noise from the near-field noise. Based on the analysis of the relationship between the near field noise and the far field radiated noise in the wavenumber domain, a practical method for the analysis and evaluation of the far-field radiated noise with the near-field noise is presented. The method is verified by a numerical example of stiffened cylindrical shell, which provides theoretical guidance for practical application of the method. The verification is carried out with the comparison between the results of the model experiment and the ones of the method. Key words: NAH; cylindrical shell; underwater radiated noise; far-field; experiment verification
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圆柱壳体振动声辐射效率数值计算分析作者：西北工业大学贺晨盛美萍石焕文摘要：利用有限元、边界元和统计能量分析方法并结合软件对圆柱壳体在流场中受激振动及声辐射效率作了数值计算分析研究。
利用ANSYS 软件计算壳体的模态及其在流场中受点激励时的振动响应。
然后结合SYSNOISE 软件和AUTOSEA 软件分别计算壳体在流场中声辐射效率在低频段和高频段时的频率响应。
从而建立一套圆柱壳体在流场中振动声辐射效率在全频段的数值计算分析方法。
关键词：声学;圆柱壳体;振动;声辐射效率;数值计算声隐身技术在水下目标隐身技术中仍然占据主导地位。
水下目标的声隐身性能主要体现在抗敌主动声纳的探测能力及防敌被动声纳探测能力上,而降低和屏蔽自身的辐射噪声是水下目标主动隐身的有效措施,因此研究结构声辐射对于水下隐身技术具有重大的意义。
航行器的结构噪声来源于内部机械激励板或壳体振动并带动周围流体介质产生声辐射,而圆柱壳体是潜艇、鱼雷及其他各种空中或水下航行器舱段的主要结构形式,因此研究圆柱壳体在有流体介质负荷时的声2振特性具有重要的理论价值和实际意义。
有限元2边界元方法是结构振动声辐射常用的数值分析方法,比较成熟的商用软件包括美国ANSYS 公司开发的有限元软件ANSYS 和比利时LMS公司开发的有限元2边界元软件SYSNOISE 等。
ANSYS 软件含有有限元技术,可以计算任意复杂结构的水下振动与声学问题。
但该软件声场后处理能力弱,无法给出声辐射功率、声辐射效率等声学参量。
SYSNOISE 软件既含有限元技术,又含边界元技术,可计算一般复杂弹性结构的水下耦合振动问题。
其对声场的后置处理功能很强,可计算结构的声辐射功率、激励力的辐射声功率、声辐射效率、声场的质点振速分布及远场指向性等等。
综合这两套软件的特点,将其联合起来使用,可以计算水下圆柱壳体与声场的耦合振动与声辐射问题[1 ] 。
然而在高频区域,有大量的共振模态存在使得对所有振动共振模态的确定性分析是不现实的;同时计算频率越高,网格划分越细,单元数量就越多,而目前计算机的处理能力有限,因此有限元2边界元方法在高频时就不适用。
然而统计能量分析法则可以很好地解决高频计算问题,利用法国ESI 集团研究开发的统计能量分析软件AU TOSEA2 可以计算圆柱壳体在流场中高频时的声场响应。
结合这些方法就可以计算圆柱壳体在流场中振动声辐射全频段的响应。
1 用有限元方法分析圆柱壳体的振动响应我们计算的模型是一个两端封闭的圆柱壳体,几何示意图见图1 ,该壳体的参数如下。
图1 圆柱壳体几何示意图总长度为L = 0. 6m ;外径d = 0. 7m ;壳体厚度h = 0. 0065m ;壳体材料密度ρs = 2700kg/ m3 ;杨氏模量E = 6. 85 ×1010N/ m2 ;泊松比δ= 0. 34 ;流体密度ρf = 1000kg/ m3 ;流体中的声速c = 1500m/ s。
分别计算壳体在真空中和流体中的振动轴对称特征频率,结果如表1 。
利用ANSYS 软件的有限元技术可计算壳体表面的法相位移和表面声压的频率响应以及流场中任意一点的声压频率响应。
建立水下圆柱壳体的平面轴对称ANSYS 计算模型示意图如图2 。
图2 水下圆柱壳体的平面轴对称ANSYS 计算模型示意图壳体用轴对称壳单元SHELL61 进行离散;与壳体接触的很薄的一层流体(厚度为0. 1m) 采用接触的FLUID29 单元进行离散;其余流体采用非接触的FLUID29 单元进行离散;流体最外层的边界上是FLUID129 吸声单元,远场距离R = 20m ;壳体受位于圆柱壳顶点的点力F (方向沿Y轴方向) ,计算过程中幅值保持1N 不变,频率范围从1Hz 到500Hz ,频率变化步长为5Hz。
计算壳体在激励力作用下壳体上一点a (坐标(0. 335m ,0. 060m ,0m) ) 和流体中r = 7m 处的一点b (坐标(7. 000m ,0. 627m ,0m) ) 的声压频率相应。
计算结果如图3 。
图3 壳体上a 点处和流场中b 点处的声压响应值由于声波在流场中传递时的衰减,壳体上点的声压响应要大于流场中点的声压响应。
计算壳体在激励力作用下壳体上a 点和激励力作用点处的法相位移的频率响应,计算结果如图4。
图4 壳上a点和激励力点处的位移响应值提取壳体表面的网格和相应节点上的位移响应,将其传给SYSNOISE 软件,由SYSNOISE 软件的边界元技术可进一步计算圆柱壳体的辐射声功率、辐射效率等声学特征值。
2 利用SYSNOISE 软件计算圆柱壳体的声辐射效率首先利用ANSYS 软件建立壳体的有限元模型,将有限元模型的网格导出并保存。
在ANSYS 中解算壳体的模态,并将其导出并保存。
将壳体内部视为真空作近似处理,利用SYSNOISE 软件选择外部耦合直接边界元计算模型进行结构声辐射效率的计算。
首先导入由ANSYS 计算所得的结构网格,然后将模态计算结果导入,并赋予相应的网格。
添加边界条件,在这个计算模型中施加的是如图1所示的单位力。
分别计算壳体在空气中和流体中的声辐射效率,结果如图5 ,图6 。
图5 空气中SYSNOISE 计算结果与理论值对比结果图6 壳体在流体中声辐射效率计算结果由计算结果看出,在空气中壳体在到达临界频率之前声辐射效率基本上随着频率的增加而增加,在到达临界频率之后声辐射效率趋近于1 ,与理论计算公式[2 ]的计算结果是一致的。
在流体中,由于壳体的临界频率很高( fc 约为35kHz) ,在这里计算的仅仅是相对临界频率很低频的一个窄带的声辐射效率频率响应,由图6 可以看出声辐射效率随着频率增加而增加,这与理论计算结果也是一致的。
对于流场中的高频问题,即圆柱壳体在流体中临界频率附近的声辐射效率计算问题,利用SYSNOISE 软件还难以实现。
首先SYSNOISE 软件本身能够精确计算的最高频率约为10kHz ,远远低于结构在流体中的临界频率。
其次软件计算时要求在每个声波波长内要有六个网格单元,随着计算频率升高,声波波长减小,网格就要细化,模型的节点和单元数增加,受到计算机处理能力的限制,使得计算变得不现实。
对于高频计算问题,下一步我们将采用统计能量分析的方法来加以解决。
3 统计能量分析法计算圆柱壳体的声辐射效率统计能量分析(Statistical Energy Analysis ,简称SEA) 是60 年代初发展起来的一种动态系统随机振动分析方法。
40 多年来,这种方法已用于航空、航天结构在声场作用下的动态特性分析。
在高频区域,有大量的共振模态存在,要对所有的振动共振模态的确定性进行分析是不现实的,数值计算方法如有限元2边界元方法在高频时就不适用,而统计能量分析法则可以很好地解决高频计算问题[3 ] 。
随着统计能量分析方法及其应用的发展出现了比较成熟的分析软件,如法国ESI 集团开发研究的AU TOSEA2 软件。
正是由于AU TOSEA2 的出现,工业界才真正意义上大规模在产品设计早期使用统计能量分析的方法分析振动噪声。
采用AU TOSEA2 软件进行结构声2振分析的一般步骤为:首先要设点,根据模型尺寸,输入点坐标;根据模型材料,输入所用的所有材料的参数;输入可能用到的构件类型,例如所有用到的梁,板之类。
然后在3D 界面中定义子系统,设定每个子系统的类型;设定所有载荷及约束频谱,在3D 界面中合适位置定义载荷与约束;设定采取的噪声控制处理方法,例如对面的吸声处理,隔振弹簧类型等,在3D 界面中合适位置添加噪声处理;最后进行子系统间的连接后就可以进行计算并查看结果。
采用统计能量分析法用AU TOSEA2 软件计算圆柱壳体声辐射效率时,将壳体和外部流场划分为两个子系统,两者就构成了一个双振子系统的耦合振动模型。
在确定了壳体的几何参数、材料参数以及流场的性质后,AU TOSEA2 软件可自动提供结构内损耗因子及结构间的耦合损耗因子,加载后进行子系统的连接,进而求解便可计算壳体的振动响应及其声场特性。
计算上述圆柱壳体在流场中声辐射效率的高频响应,结果如图7 。
图7 AUTOSEA2 计算结果与理论值对比结果由计算结果看出,圆柱壳体在达到临界频率之前声辐射效率基本上随着频率的增加而增加,在达到临界频率时出现极大值,临界频率之后声辐射效率渐渐趋近于1 ,软件计算结果与理论结果有很好的一致性。
4 结语本文采用了数值方法来计算圆柱壳体的振动声辐射响应。
有限元2边界元方法借助于ANSYS、SYSNOISE 软件,通过离散化的网格单元划分,可以较为准确地计算圆柱壳体在流体中的振动声辐射响应。
但是该方法受到软件适用范围以及计算机处理能力的制约,只能计算壳体低频时的响应。
统计能量分析方法借助于AU TOSEA 软件,分别将圆柱壳体和流体划分为两个子系统,可以很好地计算壳体在高频时声辐射响应,而在低频时对于所考虑频带范围内没有足够的模态数时,统计能量分析方法就不适用了。
综合以上两种方法,就可以很好地提供一套较好的计算圆柱壳体在流场中振动声辐射效率的方法(见图8) 。
图8 圆柱壳体在水中的声辐射效率计算结果由图8 可见:低频时采用有限元2边界元方法,高频时采用统计能量分析方法,两者结合就可以计算全频段内圆柱壳体的声辐射效率,其计算结果与解析计算方法也有很好的一致性,证明了该计算方法的可行性与正确性。
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