船舶艙室噪聲預(yù)報方法及控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們生活水平的逐步提高以及船舶建造技術(shù)的不斷進步，對船舶聲學環(huán)境的要求日益提高，尤其是船舶艙室的聲學舒適性，國際組織和船級社為此提出了新的更高要求的噪聲等級標準并且強制執(zhí)行。這給船舶設(shè)計、建造提出了新的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的聲學設(shè)計理念不再適應(yīng)新形勢要求，必須在聲學預(yù)報的基礎(chǔ)上，從船舶方案設(shè)計階段就開展聲學設(shè)計與評估，并采取經(jīng)濟適用、綠色環(huán)保的控制技術(shù)，確保船舶艙室噪聲滿足噪聲等級要求，同時盡量不增加造船成本和影響建造周期

2、。
　　本文以船舶艙室噪聲為研究對象，綜合運用理論分析、數(shù)值仿真和實驗研究三種手段，對艙室噪聲預(yù)報方法與控制技術(shù)開展了相關(guān)研究工作，主要如下：
　　1）建立板/梁連接結(jié)構(gòu)聲傳播的力學分析模型，推導(dǎo)了波動力響應(yīng)平衡方程；改進了動力剛度矩陣法，提出波動力響應(yīng)矩陣法求解平衡方程，并運用MATLAB
　　開發(fā)了計算程序，對結(jié)構(gòu)聲在連接中的傳遞特性進行了數(shù)值分析。研究揭示了結(jié)構(gòu)聲在含過渡接頭的結(jié)構(gòu)連接中的傳遞機理，分析了過渡接頭

3、參數(shù)對結(jié)構(gòu)聲波傳播的影響規(guī)律。研究表明過渡接頭對結(jié)構(gòu)聲的傳播有重要影響，在計算含過渡接頭的結(jié)構(gòu)連接的耦合損耗因子時不可忽略，因此研究可提高混合結(jié)構(gòu)船舶艙室噪聲的SEA預(yù)報精度。在此基礎(chǔ)上提出了結(jié)構(gòu)連接的聲學設(shè)計建議。
　　2）在1）的基礎(chǔ)上，建立了多連接組合結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)聲傳播力學分析模型，推導(dǎo)了結(jié)構(gòu)連接的波動力響應(yīng)平衡方程和波導(dǎo)單元的波動力響應(yīng)特征矩陣，提出了波動力響應(yīng)矩陣法進行求解。運用MATLAB開發(fā)了計算程序，對組合結(jié)構(gòu)的聲振

4、傳遞特性進行了數(shù)值分析，研究揭示了板的連接角度、長度以及板厚比等參數(shù)對結(jié)構(gòu)聲傳播的影響規(guī)律，為結(jié)構(gòu)聲學設(shè)計提供理論依據(jù)。
　　3）在1）和2）的基礎(chǔ)上，建立了波阻元件阻抑結(jié)構(gòu)傳播的通用力學分析模型，推導(dǎo)了附加波阻元件的結(jié)構(gòu)連接的廣義波動力響應(yīng)平衡方程和波阻元件的附加波動響應(yīng)特征矩陣，提出了波動力響應(yīng)矩陣法求解平衡方程，并運用MATLAB開發(fā)了計算程序，對不同波阻技術(shù)的波阻特性進行數(shù)值研究，揭示了波阻元件特征參數(shù)對傳遞損失的影響。進

5、一步探討了組合波阻技術(shù)的波阻特性。以上研究為結(jié)構(gòu)聲波阻聲學設(shè)計提供了分析方法和控制策略。
　　4）基于統(tǒng)計能量分析法、有限元法，提出一種典型鋼鋁連接的耦合損耗因子數(shù)值計算方法，并運用MATLAB開發(fā)了計算軟件。通過對含過渡接頭的T型連接結(jié)構(gòu)進行數(shù)值和實驗研究，驗證了本方法的可靠性。此外，數(shù)值分析了過渡接頭參數(shù)對耦合損耗因子的影響。以上研究對提高鋼鋁混合結(jié)構(gòu)的噪聲預(yù)報精度及其結(jié)構(gòu)聲學設(shè)計具有指導(dǎo)意義。
　　5）提出了基于實驗數(shù)

6、據(jù)參數(shù)修正的艙室噪聲全頻預(yù)報方法。在VA One和PATRAN/NASTRAN平臺下，探討了全頻快速建模方法并構(gòu)建了預(yù)報平臺，建立了全頻預(yù)報模型，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)修正輸入?yún)?shù)。預(yù)報結(jié)果與實驗測試結(jié)果對比，驗證本文提出的全頻預(yù)報方法的可靠性。研究有效提高了預(yù)報精度和預(yù)報效率，對實船的聲學預(yù)報具有重要工程應(yīng)用價值。
　　6）建立了艙室阻尼降噪優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)。首先，基于統(tǒng)計能量分析法，對艙室噪聲 A計權(quán)聲壓級關(guān)于子系統(tǒng)阻尼損耗因子的一階靈敏

7、度進行了理論推導(dǎo)和數(shù)值計算。研究表明，當艙室受結(jié)構(gòu)聲激勵時，阻尼損耗因子改變對聲源室噪聲影響較為明顯，而空氣聲激勵下，阻尼損耗因子對其影響甚微。其次，建立了艙室阻尼降噪設(shè)計優(yōu)化數(shù)學模型并開發(fā)了優(yōu)化程序，基于MATLAB對VA One作了二次開發(fā)，搭建了優(yōu)化仿真平臺，并進行了實船數(shù)值實驗。研究表明，合理選擇阻尼布置位置及敷設(shè)厚度，可有效降低艙室噪聲并減輕阻尼重量。以上研究為阻尼聲學設(shè)計提供了優(yōu)化方法，具有重要的理論與工程應(yīng)用價值。

8、　　本文提出了結(jié)構(gòu)聲在復(fù)雜結(jié)構(gòu)連接及組合結(jié)構(gòu)中的傳遞特性分析方法——波動力響應(yīng)矩陣法，揭示了結(jié)構(gòu)聲在復(fù)雜結(jié)構(gòu)連接中的傳遞機理與特性。針對特殊結(jié)構(gòu)連接的耦合損耗因子，研究提出了兩種不同的計算方法。本文在實船艙室噪聲測試的基礎(chǔ)上，建立了基于參數(shù)修正的艙室噪聲全頻預(yù)報體系，提高了預(yù)報效率和精度。本文還提出了波阻技術(shù)及組合波阻技術(shù)阻抑結(jié)構(gòu)聲傳播的分析方法，對其阻抑機理及波阻特性進行了數(shù)值分析。此外，開展了艙室阻尼降噪設(shè)計優(yōu)化研究，為艙室噪聲控制