随着低频水声探测技术发展成熟和普及应用,结构路径传递的机械噪声日益严重影响现代水面舰船的声隐身性能,成为亟待解决的突出问题。船体结构、机电设备和外部两相流环境三者耦合形成一个大型复杂柔性振声耦合系统,当舰船运行时,在机电设备激励下,船体结在机电设备激励下产生、传递、扩散结构弹性波,引起外板湿表面的弯曲振动,向水下传播液体弹性波,形成水噪声。为了有效降低水噪声,提高声隐身性能,需要全面系统的研究舰船典型结构振动噪声特性,分析结构振动产生噪声机理,开发优化流程。本文基于定常、确定、线性假设,采用频域下振动系统、噪声系统和“力、振、声”三端物理量分离的研究思路,定量分析结构振动致噪机理,系统的梳理三项结构固有模态参数、模态参与因子、振动传递函数、声传递向量(ATV,Acoustic Transfer Vector)、三种声压贡献量等概念的数学性质和物理基础,讨论这些概念间的关系和技术结合特点,总结提出了结构低频振动噪声问题频域线性技术体系,并设计半消声室122通道同步振动噪声测试联合仿真论证频域线性技术的精度、适用条件和研究加筋板的振动噪声特性,以水面舱段为例开发论证新的优化设计技术路径。本文研究发现,声辐射面振动传递函数和ATV是处理结构低频问题的两大核心;完整、准确的声辐射面振动传递函数需要混合测试和仿真发展新技术,正确仿真声场计算得到ATV的精度可达可达0.5d B;ATV具有易插值性和可存储性,结合结构模态可发展模态声传递向量技术;ATV的数学物理性质使得新的优化设计技术路径将传统路径耗时数月的迭代计算精简到两天左右。本文基于ATV和声辐射面振动结果,还提出快速计算声压贡献量的公式和归一化声压贡献量的概念。此外,有限结构的自由边角有主贡献噪声现象,激励位置对声响应有较大影响,需引起设计的注意;主贡献量区域刚度优化可有效控制声压响应,且控制结果在频段上具有鲁棒性。
暂无评论