板殼結構的聲散射數(shù)值及實驗分析.pdf

1、隨著科學技術的發(fā)展，近幾十年來結構體的聲散射一直受到許多工程領域的重視。結構體的聲散射含有結構物的幾何形狀以及結構組成等重要的信息，通過對散射波場的分析，可以實現(xiàn)對結構物的偵測以及探傷，深入研究目標的散射特性是實現(xiàn)目標特征提取和識別的基礎，因此，聲散射的研究在實際工程中有十分重要的應用價值。本文對船舶與海洋結構物中的板殼等結構的聲散射作了數(shù)值和實驗分析，完成的主要工作和創(chuàng)新性成果如下： 基于Greenberg的方法，推導了具有阻

2、抗邊界條件的淺水Green函數(shù)。建立了淺水域的聲學邊界元方程，利用邊界元法研究了三維海洋波導與散射體相互作用的問題。分析了當聲波與結構體相互作用時，理想邊界條件以及海底阻抗對結構散射特性的影響。數(shù)值分析表明：淺海中橢球體的散射特性與自由場中明顯不同，當橢球體按照一定比例變化，其散射聲壓變化規(guī)律會近似于球體而聲壓幅值低于球體。具有阻抗邊界條件的淺海球體的散射特性與理想海底差別較大，海底阻抗對水平斷面以及垂直斷面的散射場都有一定的影響，目標

3、距離海底越近，計算場點散射聲壓受海底邊界條件的影響越大，阻抗越大，散射聲壓越大。分析淺海聲散射時，海底阻抗的影響不可忽視。合理設計水下結構，控制其在淺水域中散射特性是未來研究發(fā)展的方向。 利用邊界元法，對剛性和絕軟表面裂紋板的聲散射進行了數(shù)值分析?？疾炝肆鸭y的位置以及形狀等因素對散射聲壓影響。計算結果表明，裂紋數(shù)目越多，散射聲壓越低；含裂紋的剛性板和絕軟板對聲場的指向性影響較大。其次，采用先進的聲學測量系統(tǒng)對包括直裂紋、斜裂紋、

4、表面裂紋、不同裂紋類型組合的多裂紋板等13塊邊界為自由邊界的鋁板以及完好板進行了插入損失試驗分析。試驗結果表明：裂紋長度和裂紋板的插入損失成反比。裂紋越長，插入損失越??；裂紋距離聲源越近，插入損失越??；裂紋越深，插入損失越??；裂紋數(shù)量越多，插入損失越小。插入損失可以作為一種診斷指標應用于無損檢測當中。 利用簡單的實驗裝置將球形聲源近似為點聲源，以敷設阻尼和軟表面材料的鋁板為研究對象，利用聲學測量系統(tǒng)，考察了在點聲源作用下鋁板的聲

5、散射以及聲透射特性。實驗結果表明：在點聲源作用下，有限板的聲透射特點是聲源距離有限板越近，插入損失越大，敷設阻尼有限板的插入損失要比沒有敷設阻尼有限板的大，敷設軟表面材料板的插入損失要高于普通鋁板的插入損失。因此，在船舶含有聲源的艙室內敷設阻尼(或者敷設相對較“軟”材料)，能夠起到更好的隔聲效果，提高艙室內部聲源向聲場中透射的傳聲損失。本文的研究結果在研究敷設阻尼結構的聲散射、聲透射等方面有著積極作用，對于預報潛艇的振動、噪聲和提高潛艇