潜艇舱段模型机械声源定量识别试验研究

针对潜艇机械声源的分离量化问题,采用了将偏相干输出谱分析与层次分析相结合的层次诊断方法。建立了复杂噪声源分离量化的递阶层次结构,并通过两两比较构造判断矩阵,通过各层权重组合处理得到各噪声源的分离量化结果;为了验证该方法在实际工程应用中的有效性,开展了潜艇舱段模型机械声源定量识别水池试验研究,采用层次诊断分析方法实现了机械声源贡献分离,并通过模型偏心电机、激振器单机和组合单机试验工况考核了机械声源分离精度。经舱段模型试验验证,采用层次诊断方法得到的机械声源贡献分离偏差小于3 dB(50 Hz~1 kHz)。舱段模型试验验证了层次诊断方法在机械声源定量识别中的可行性,并为该方法的工程实用性提供支撑。     

结构不等间距布置对圆柱壳结构声学性能的影响

为研究结构不等间距布置对圆柱结构声学性能影响的一般规律,应用有限元方法对等间距与不等间距加肋圆柱壳模型的振动响应进行计算,并以壳体法向的振动位移响应为输入,求取模型的均方法向速度级声学传递函数,并采用波数谱分析方法将壳体在空间域中的振动位移响应转换到波数域上,从而将振动分离为多种幅值不同的简谐波的叠加,方便从振动机理上解释结构不等间距布置对圆柱壳结构声学性能的影响。研究表明,肋骨的不等间距布置相比等间距布置对圆柱壳结构声学性能有较大改善,虽然在止带频段使得壳体局部振动增大,但在通带频段却能使振动大幅降低。     

舱段的声振特性分析和舱壁的振动控制

为降低舱壁振动对圆柱壳舱段声振性能的影响,对舱壁展开结构声学设计,并采用阻尼减振理论措施。在舱壁表面敷设阻尼材料以减小结构振动响应;利用阻抗失配原理,在舱壁根部与壳体连接处添加贴板支撑垫以增大振动波传递损失。采用FEM/BEM法对改进舱壁前后舱段的声振性能进行数值计算,分析舱壁的振动控制效果。结果表明：舱壁敷设阻尼材料和添加贴板支撑垫不仅可有效降低舱段振动和声辐射,也进一步地隔离振动波向舱段壳体的传递,是一种较好的减振降噪措施。     

分舱段圆柱壳声散射数值和试验研究

基于有限元方法建立了填充不同介质的有限长分舱段圆柱壳声散射数值计算模型,仿真了填充空气-空气、空气-水、水-水三类两舱段圆柱壳声散射特性,并完成了三类两舱段圆柱壳体声散射试验,获取和分析了两舱段圆柱壳体声散射的时间角度谱和频率角度谱特性。利用物理声学方法分析了壳体表面、端面以及内部填充水介质对散射声场的影响,揭示了两舱段圆柱壳声散射频率角度谱中呈现的干涉条纹特征形成机理,为水下分舱段目标,如水下无人航行器的主动声呐探测和识别提供理论支撑。     

具有浮筏的有限圆柱壳体的尺度对其振动和声辐射的影响

摘 要：本文研究了安装浮筏系统的有限圆柱壳体的振动和声辐射特性,建立由机器-浮筏-艇体组成的一个复杂动力系统的有限元/边界元模型,并采用该模型对三种方案,即一个舱段、三个舱段、全艇进行水下噪声级预报;讨论了三种不同方案对壳体表面振速和水下辐射噪声级的影响规律,结果表明在潜艇舱段首阶弯曲振动的共振频率以下,用一个舱段模拟整艇的动态特性是不合适的;在高于此频率,采用舱段模型来预报整艇的表面振速是可以接受的。     

潜艇振动与噪声控制技术的最新研究进展

振动和噪声控制技术能最大限度地减少潜艇的声学特征,使其难以被声呐探测。对潜艇振动与噪声源进行分析;对振动控制技术和主、被动消声技术的一些最新研究进展进行报道;并对潜艇的噪声和振动控制技术的发展趋势作一些展望。     

水下耦合机械噪声源的量化识别及试验

目前水下机械噪声源及其传递路径识别效果较难。为此,将盲源分离算法和传递路径分析方法融合和集成。视多振源信号为卷积混叠,结合LU分解,提出一种新的非正交联合块对角化方法进行耦合振动源的分离。将分离振源作为工况传递路径分析方法的输入振源,建立水下机械振动噪声源识别算法,并对潜艇舱段模型的水下振动-声辐射试验对算法进行验证。结果表明,与现存方法相比,该盲源分离算法具有易实现、收敛速度快、精度高等优点;所集成的源识别算法在水下声场预报和振源贡献量排序中的性能均优于振源耦合时的结果,与实际情况吻合好,达到了高效、准确地识别机械噪声源的目的。     

潜艇典型舱段水下爆炸动态响应分析

基于显式动力学分析程序ANSYS-LSDYNA,对潜艇典型舱段受到水下近场爆炸冲击作用下的非线性动态响应进行了研究。根据水下爆炸理论和数值计算结果,详细探讨了单壳体潜艇水下近场爆炸现象的持续过程,并讨论了冲击波、局部孔穴、气泡运动造成的滞后流等在单壳体潜艇受到水下近场爆炸不同阶段所起的作用。计算了单壳体潜艇受到水下近场爆炸冲击波作用下的响应并与双壳体潜艇的结果进行了对比。本研究对正确理解水下爆炸现象和潜艇的水下爆炸抗冲击设计有重要意义。     

含负泊松比超材料构件的潜艇振动与声辐射性能分析

利用负泊松比超材料在减振降噪方面的优良性能,将其应用于潜艇动力设备舱舱段的结构设计。将该舱段双层壳间实肋板改为负泊松比超材料肋板,既降低因动力设备引起的振动与噪声,又能使结构重量降低。通过建立潜艇有限元模型分析水下振动及辐射噪声,调整超材料肋板的胞元板厚,对比研究不同质量约束下超材料肋板与实肋板设计的舱段外壳振动加速度级;使用耦合间接边界元方法计算了潜艇辐射声功率级及声压辐射指向性,通过与实肋板机舱段结构的潜艇结构对比,负泊松比超材料肋板在总合成声功率上表现出更好的降噪性能。采用含负泊松比超材料能够更好的阻隔动力设备机械振动向外壳的能量传递,论证了负泊松比超材料肋板在实际工程中的应用价值及前景。     

双层圆柱壳体水下振动噪声结构传递路径分析

为了实现水下双层圆柱壳体噪声源及传递路径的识别、量化,建立了水下结构振-声传递路径分析（TPA）模型,模型借助互谱技术、平均技术及加窗来进行频响函数估计,并结合正则化方法改善频响函数矩阵求逆的病态问题。进行了双层圆柱壳体水下振动-声辐射试验,实现噪声与结构振动数据的同时基采集。编制TPA程序计算得到合成噪声响应与实测结果吻合很好,利用频谱贡献云图及数据对比的方式分析了传递路径对壳外目标点噪声的贡献,结果与分布运转法所得一致,进而从传递路径的角度找出了对壳外噪声起主导作用的环节。可见,建立的水下双层圆柱壳体结构振-声TPA方法可以有效地识别、量化主要噪声源和噪声的传递路径,并且能够指导水下噪声实时预报和采取针对性的减振降噪措施。     

水下航行器声振特性的统计能量法研究

针对有限元法和边界元法难以分析结构的中高频声振特性,采用统计能量分析方法,建立了带动力设备的水下水下航行器结构机械噪声预报模型.通过理论和试验相结合的方法确定水下航行器结构统计能量分析模型的基本参数,对水下航行器结构在宽频带范围内的水下振动和声辐射规律进行了分析与研究.     

激励力作用位置对圆柱壳辐射声功率影响研究

潜艇上的机械设备不平衡运转会产生激励力,不平衡运转设备引起的艇体噪声是辐射噪声的主要成分。因此研究激励力的位置与声功率的关系是非常具有意义。文章建立了环肋圆柱壳结构声振动分析模型,基于力辐射模态从激励力作用位置变化方面对环肋圆柱壳进行数值计算和分析,研究激励力作用在不同位置处时,辐射声功率的变化规律。为了给出激励力作用位置与壳体辐射声功率的关系,运用力辐射模态概念,依据力辐射模态形态特征,分析判断激励力作用位置对辐射声功率的影响,为有效地减少圆柱壳辐射声功率提供了更为方便的技术手段。     

车用制动空气压缩机结构辐射噪声特性研究

针对某公司生产的KYV480型号车用制动活塞式空气压缩机(简称:空压机)运行过程中,振动噪声较大,一定程度上影响了驾驶员和乘客的乘车舒适性和身心健康的情况,文章基于有限元和声学边界元联合求解的方法对空压机的结构表面辐射噪声特性进行研究.在计算得到空压机运行过程中壳体所受载荷的基础上,对空压机壳体表面的振动加速度响应进行...     

壳间新连接结构形式下双层圆柱壳声振性能分析

从衰减振动波传递入手,对双层壳间连接结构进行了声振设计。运用减振隔振原理和Snowdon隔振模型,提出具有高弹性、高阻尼的近似质量—弹簧—阻尼减振特性的橡胶—质量块新型壳间连接结构,并对双层壳声振特性进行了数值仿真分析,最后讨论了连接元件刚度、材料阻尼和中间质量块变化对双层壳声振传递特性的影响。研究表明：提出的新型壳间连接结构能有效降低双层壳振动声辐射;弹性连接元件的刚度、阻尼和附加中间质量变化对减振降噪效果有较大的影响。研究结果可供潜艇声隐身设计参考。     

离心式压缩机噪声源定位分析及降噪方法

针对制氧厂离心式压缩机的噪声问题,联合频谱分析、声成像分析和模态分析三种方法,定位离心式压缩机的主要噪声源。以离心式压缩机机组为研究对象,通过Norsonic150声振测试频谱分析,发现离心式压缩机噪声呈宽频带特性,以2.5 kHz为中心频率的排气管口噪声声压级最高,可达100.80 dB,进气管口与排气管口的噪声频率特性有一致性。结合主要部件的基频分析,发现噪声峰值频率1190.26 Hz、2380.43 Hz产生于离心式压缩机叶轮的基频及倍频;利用Norsonic848声成像分析,发现离心式压缩机排气管口产生的噪声最大,进气管口次之,这与声振测试频谱分析的结果一致;通过LMS声学软件对离心式压缩机机组箱、壳体进行模态分析,发现齿轮箱为低频特性噪声的激励源。根据离心式压缩机的噪声特性和吸隔、消声的基本理论,设计吸隔型隔声罩与阻抗复合式消声器相结合的降噪方法,可为离心式压缩机的噪声控制提供参考。     

发动机边盖辐射噪声仿真预测及实验

采取仿真预测与实验测量相结合的方法对某款发动机左边盖结构噪声进行分析。用LMS Test.lab测得发动机左边盖振动加速度信号,以此作为激励,导入到Hypermesh中对左边盖进行有限元分析。提取表面振动速度频谱,作为发动机边盖噪声辐射边界条件,运用LMS Virtual. lab对其进行声学仿真,并对噪声辐射仿真结果进行分析。再通过B&K 3560 D型数据前端对左边盖噪声进行测量,用波束成形法对测量结果进行分析,与仿真结果进行对比验证,两者声功率曲线吻合。对左边盖结构进行改进,再对改进后的左边盖进行噪声测量,整体噪声级呈下降趋势,改进效果显著。对边盖结构噪声预测以及整个发动机的降噪有一定参考作用。     

有源振动噪声控制技术在潜艇中的应用研究

阐述了有源振动噪声控制技术中控制器、作动器和传感器三大关键技术的研究进展,基于有源结构声控制已逐步成为未来主动噪声控制的一个重要的发展方向,主要介绍了振动主动控制方面的研究进展.从振动主动控制和噪声主动控制两个方面,介绍了振动噪声主动控制技术在舰船减振降噪中的应用现状,针对潜艇声隐身设计中被动振动噪声控制措施存在的不足及主动控制技术的发展现状,探讨了振动噪声主动控制技术在空间和有效载荷有限的潜艇中的应用前景,列举了未来潜艇声隐身设计中振动噪声主动控制技术可能的应用场合,以期为提高我国潜艇的隐身性能提供一定的借鉴作用.指出其对于提高潜艇的声隐身性能的重要意义.     

不同参数对压缩机壳体噪声辐射的数值分析

压缩机的噪声辐射是通过壳体的振动辐射出去,为了降低压缩机的噪声,并进一步优化壳体的声学特性,利用数值模拟方法,在合理简化模型的基础上,进行了壳体模态分析。然后,研究不同的参数(泵体支撑方式,集中力作用方向,壳体形状、厚度和阻尼)对壳体噪声辐射的影响,给出有效降低壳体噪声辐射的方法,其分析结果给压缩机壳体的设计与优化提供重要的参考依据。