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船舶结构声学设计技术及噪声预报研究

作　者: 朱金龙
导　师: 王国治
学　校: 江苏科技大学
专　业: 轮机工程
关键词: 船舶声学设计噪声预报有限元边界元统计能量 PCL 参数化建模
分类号: U661.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 2次
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内容摘要

船舶结构声学设计是实现船舶水下声辐射控制的前提。在船舶设计阶段就要对船舶结构声学性能做出预报，这是声学设计基本原则。如果在船舶设计的早期阶段就能考虑到涉及声学的各种要求，并事先将其体现在船舶结构设计中，则可用较少的费用获得较好的降低振动和噪声级的效果。船舶结构声学设计的基本任务是，尽最大可能改善未来船舶的振动和声学特性，包括振动传导性、隔声性能以及声辐射特性。这就需要借助于有限元、边界元、统计能量法等手段，研究船舶典型结构构件的振动和声学性能；研究各种结构参数对振动传导性的影响，并且预报未来船舶的水下噪声。本文以某给定船舶为背景，在结构初步设计的基础上，进行基于CAE软件的计算机辅助声学设计；首先对初步设计方案进行有限元建模，对其振动声学性能进行估计；针对典型构件进行设计计算，得到不同结构参数下的船舶振动响应；进而利用声学软件，在有限元分析的基础上，对船舶的低频段水下噪声作出预报；并且根据统计能量法原理，对高频段的船舶水下噪声进行预报，从而得到全频带的船舶水下噪声；依据所得到的船舶结构振动及水下噪声预报结果，在满足结构强度、稳定性的前提下，最终确定船舶结构声学设计方案。根据工程实际需要，以上述研究方法为基础，利用MATLAB的GUI，并且基于PCL的参数化建模方法，开发水下噪声快速预报软件，实现船舶结构声学辅助设计。该软件能对影响船舶振动及水下噪声的主要结构实现参数化建模，并且得出相应的水下噪声声压级；通过实船模型的振动噪声试验，验证了参数化建模及噪声预报软件的准确性，同时证明本文所采用的船舶结构声学设计及噪声预报方法的可行性，对加快船舶结构声学设计具有实际应用价值。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-13
第1章绪论  13-18
  1.1 本文研究的背景及意义  13-14
  1.2 本课题研究现状与发展趋势  14-16
  1.3 本文的主要研究工作  16-18
第2章船舶结构声学设计理论与研究方法  18-25
  2.1 船舶结构振动与声辐射  18-21
    2.1.1 船舶结构振动特性  18-20
    2.1.2 船体结构的振动传递  20-21
    2.1.3 船舶结构声辐射  21
  2.2 船舶结构声学设计研究方法  21-25
    2.2.1 有限元法的基本概念  22
    2.2.2 有限元法分析过程  22
    2.2.3 有限元分析技术  22-25
第3章船舶噪声预报技术研究  25-33
  3.1 低频段有限元及边界元法  25-28
    3.1.1 有限元-边界元理论  25-27
    3.1.2 有限元-边界元分析技术  27-28
  3.2 中高频段统计能量分析法  28-33
    3.2.1 统计能量分析法原理  28-30
    3.2.2 统计能量分析技术  30-33
第4章某船舶结构的声学设计  33-51
  4.1 概述  33-34
  4.2 船舶结构的初步设计方案  34-35
  4.3 典型结构的声学设计  35-49
    4.3.1 基座结构对振动及水下噪声的影响  35-42
    4.3.2 机舱结构对振动及水下噪声的影响  42-44
    4.3.3 船体外板结构对振动及水下噪声的影响  44-45
    4.3.4 基座其他参数对振动及水下噪声的影响  45-47
    4.3.5 加强筋参数对振动及水下噪声的影响  47-49
  4.4 船舶结构声学设计方案的确定  49-50
  4.5 本章小结  50-51
第5章某船舶水下噪声预报  51-59
  5.1 低频段船舶水下噪声预报  51-55
    5.1.1 船舶结构水下模型  52
    5.1.2 船舶水下噪声的预报  52-55
  5.2 中高频段船舶水下噪声预报  55-58
    5.2.1 统计能量法模型建立  55-57
    5.2.2 中高频段船舶水下噪声预报  57-58
  5.3 本章小结  58-59
第6章船舶结构参数化建模及振动噪声预报程序  59-67
  6.1 基于 PCL 的船舶结构参数化建模技术  59-61
    6.1.1 高级用户化工具——PATRAN-PCL 命令语言 PCL  59
    6.1.2 基于 PCL 的参数化建模技术  59-61
  6.2 基于参数化建模的振动噪声评估软件设计  61-66
    6.2.1 MATLAB 图形用户界面概述  61-62
    6.2.2 参数化建模及振动噪声评估流程  62-63
    6.2.3 程序编译与软件连接  63
    6.2.4 软件界面示意图及运行过程  63-66
  6.3 本章小结  66-67
第7章船舶振动噪声试验及预报模型验证  67-69
  7.1 试验装置及条件  67-68
  7.2 试验结果及预报模型验证  68-69
总结与展望  69-71
参考文献  71-75
攻读学位期间发表的学术论文  75-76
致谢  76-77
中文详细摘要  77-79
英文详细摘要  79-80

船舶结构声学设计技术及噪声预报研究

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