层间流体和肋骨对双层壳体辐射声场的作用分析

论文摘要

结构流固耦合辐射声场问题涉及多个学科，长期以来一直是结构声分析和控制领域的前沿性问题。双层圆柱壳体是工程领域中普遍应用的基本构件，研究此类壳体结构水下声—振特性，对工程结构的噪声控制和优化设计等都具有重要的理论价值和现实意义。水中弹性结构声—振特性分析的数值方法具有适应各种复杂模型的优点。本文利用有限元加边界元方法计算了两端带固定障板的双层带肋圆柱壳体模型的声—振特性参数。通过分类对比各工况模型声—振参数的特征，得到了该模型受激水下声—振特性随内壳厚度、肋厚度、壳间介质是否连续、肋的数量等因素变化的规律。其中壳间充水有肋、壳间充水无肋、壳间水层有空气层且有肋三种工况的振动与声辐射特性表明：低频范围内模型主要是通过壳间水层传递能量的；随着频率的增加，肋的能量传递作用增强。减振降噪在低频时是比较困难的。本文的研究结果表明在低频时只要把水的传递能量作用抑制就能有效地降低结构的辐射噪声。本文对今后工程中具有类似壳体结构的设备或部件的低噪声优化设计以及噪声控制提供一定的理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论文工程背景
• 1.2 国内外研究概况
• 1.2.1 加肋壳体的振动分析
• 1.2.2 流场中的结构辐射特性研究
• 1.2.3 加肋圆柱壳体结构水下声辐射研究现状
• 1.3 研究目标及主要内容
• 第2章 有限元和边界元理论
• 2.1 计算结构与声场耦合振动的有限元基本公式
• 2.2 流体中声学边界元方程
• 2.3 软件介绍
• 2.3.1 有限元软件ANSYS简介
• 2.3.2 声振分析软件SYSNOISE简介
• 2.4 本章小结
• 第3章 两端固定双层加肋圆柱壳振动有限元分析
• 3.1 两端固定双层加肋圆柱壳体振动模态分析
• 3.2 水下球壳受激振动的有限元法计算的验证
• 3.2.1 水下球壳受激振动解析解基本公式
• 3.3.2 水下球壳受激振动有限元法计算
• 3.2.3 结果分析
• 3.3 两端固定双层加肋圆柱壳受激振动网格收敛性验证
• 3.4 两端固定双层加肋圆柱壳水下受激振动谐和响应分析
• 3.4.1 计算模型简介
• 3.4.2 计算结果及分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 两端固定双层加肋圆柱壳水下受激振动与声辐射分析
• 4.1 两端固定双层加肋圆柱壳受激振动与声辐射计算
• 4.2 壳体参数变化对结构水下振动与声辐射的影响
• 4.2.1 内壳厚度变化的影响
• 4.2.2 肋厚度变化的影响
• 4.3 壳间流体、肋对结构水下振动与声辐射的影响
• 4.4 肋减少时壳间流体、肋对结构水下振动与声辐射的影响
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢