圓柱殼的力輻射模態(tài)分析與噪聲控制-論文.pdf

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1、第26卷第4期海軍工程大學(xué)學(xué)報Vo1．26NO．42014年8月J0URNAL0FNAVALUNIVERSITYOFENGINEERINGAug．2014圓柱殼的力輻射模態(tài)分析與噪聲控制紀(jì)剛，張緯康，周其斗，譚路(海軍工程大學(xué)艦船工程系，武漢430033)摘要：為了能定量優(yōu)化設(shè)備激振力布置，基于結(jié)構(gòu)有限元耦合流體邊界元法給出了力輻射模態(tài)的計(jì)算方法，分析了圓柱殼結(jié)構(gòu)的力輻射模態(tài)特性。根據(jù)分析結(jié)果提出了對圓柱殼輻射噪聲進(jìn)行控制所需的激振力控制原則，并采用數(shù)值預(yù)報的方法證實(shí)了該原則的有效性。關(guān)鍵詞：噪聲控制；力輻射模態(tài)；圓柱殼中圖分類號：0347．3文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文

2、章編號：1009—3486(2014)O4—0083—05ForceradiationmodeanalysisandacousticreductionofcylindricalstructureJIGang，ZHANGWei—kang，ZHOUQi—dou，TANLu(Dept．ofNavalArchitectureEngineering，NavalUniv．ofEngineering，Wuhan430033，China)Abstract：Tooptimizetheconfigurationofmechanismexcitation，anapproachtoc

3、alculatingtheforceradiationmodesisproposedbasedonthefiniteelementcouplingfluidboundaryelementmethod．Theanalysisoftheforceradiationmodesofacylindricalstructureresultsintheguidingprinciplenecessarytoacousticreduction．Theprincipleisprovedtobeeffectivebynumericalprediction．Keywords：acou

4、sticreduction；forceradiationmode；cylindricalstructure潛艇上的機(jī)械設(shè)備會因其不平衡運(yùn)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生大_8]。因此，對長波振動進(jìn)行控制能更有效地降激振力，艇體結(jié)構(gòu)受激振動并通過濕表面向外輻低輻射噪聲。這體現(xiàn)了基于控制高輻射效率振動射噪聲，因此控制艇體結(jié)構(gòu)振動一直是潛艇結(jié)構(gòu)模式的噪聲控制思想。然而，單純地對高輻射效聲學(xué)設(shè)計(jì)和控制的主要目的。對結(jié)構(gòu)振動的主要率振動模式進(jìn)行控制并不全面，因?yàn)殡m然短波振控制手段包括激振力隔離技術(shù)[1]和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)控制動的輻射效率較低，但如果該模式的振動幅值很技術(shù)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)控制技術(shù)主要包括結(jié)構(gòu)抗

5、控大，則它對聲輻射的貢獻(xiàn)也不可忽略。制_2]、激振力傳遞途徑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)控制_4和阻實(shí)際上，結(jié)構(gòu)的聲輻射由被激發(fā)的振動幅值尼控制l_1]。以結(jié)構(gòu)振動控制為核心的噪聲控制和輻射效率共同決定，僅對高輻射效率的振動模思想是建立在各模式振動為等輻射效率的基礎(chǔ)之式或較大幅值的振動模式進(jìn)行控制均不足以最有上的，即所有被激發(fā)的振動模態(tài)對噪聲的貢獻(xiàn)能效地控制輻射噪聲，為此文中引入力輻射模態(tài)的力均等，因此只要被激發(fā)的結(jié)構(gòu)振動模態(tài)被控制概念]：將結(jié)構(gòu)所受到的激振力分解為力輻射模了，輻射噪聲就能得到有效控制。然而，文獻(xiàn)E73態(tài)的疊加，這些模態(tài)的激振力各自獨(dú)立地對總輻對圓柱殼的數(shù)值仿真結(jié)

6、果證實(shí)，不同模式的振動射噪聲產(chǎn)生貢獻(xiàn)。僅控制那些導(dǎo)致較大輻射噪聲具有不同的噪聲輻射效率，長波振動輻射效率較的力輻射模態(tài)幅值就能有效地實(shí)現(xiàn)總體輻射噪聲收稿日期：2013-11—26；修回日期：2014—01—16?；痦?xiàng)目：國家部委基金資助項(xiàng)目(5i179199／Eo9l005)。作者簡介：紀(jì)剛(1975一)，男，副教授，博士，主要研究方向?yàn)檎駝优c噪聲。通信作者：紀(jì)剛，E—mail：jigang一一一@sohu．COrn。．84．海軍工程大學(xué)學(xué)報第26卷的控制。由于力輻射模態(tài)很好地解釋了輻射噪聲HⅣ{：—Hwq-HTf+—Hw-ffn~fn—一—．一f+H。(6

7、)的構(gòu)成，因此基于力輻射模態(tài)的噪聲控制思想更厶則式(5)重寫為為合理。文中將結(jié)構(gòu)有限元耦合流體邊界元(FEM／wr—Hwff—Htf4-H0f—f、H,f、BEM)叩相結(jié)合給出力輻射模態(tài)的求解方法，針式(7)中，，H。Jr為0，這是因?yàn)镠。=(Hwr—對圓柱殼結(jié)構(gòu)受底部分布力作用情形進(jìn)行力輻射H)／2為對角元素為0的反對稱矩陣。由于輻模態(tài)分析，并根據(jù)分析結(jié)果給出對圓柱殼進(jìn)行噪射聲功率w州為非負(fù)值，因此實(shí)數(shù)對稱矩陣Hr一聲控制所需要的激振力布置原則，為工程使用提(Hw十HTwf)／2是正定的，因而H相似于對角元供參考。素為非負(fù)的對角矩陣A，故而式(7)可表達(dá)為W

8、d—fHrf—fPAAf一l采用FEM