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基于统计能量法的潜射导弹振动噪声分析研究

作　者: 孙树森
导　师: 马文来
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 人机与环境工程
关键词: 潜射导弹统计能量法混合法湍流边界层灵敏度分析
分类号: TJ760
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

导弹在空气中受到的中高频激励,主要包括火箭发动机的喷气噪声、弹体表面的气动噪声等,这些激励使导弹蒙皮产生剧烈振动,同时使导弹舱体产生巨大的声压级,在这种力学环境下,导弹内部仪器的正常工作可能会受到干扰,严重影响导弹的打击精度。本文对我国某型号潜射导弹,研究了导弹在空气中受到中高频激励时的动力学响应。而传统模态法如有限元、边界元法仅适用于低频段的系统动力学响应预示。本文应用统计能量法预示了导弹在高频激励下的动力学响应,并采用有限元-统计能量混合法完成中频激励下的导弹动力学响应预示。本文首先叙述了统计能量法的基本原理,阐述统计能量法的基本假设,并推导出功率流平衡方程,简述了模态密度、内损耗因子、耦合损耗因子以及输入功率的确定方法,并简要说明应用统计能量法进行系统动力学响应预示的一般流程。在Va One中完成了导弹的统计能量建模并确定相应参数,其中内损耗因子由经验公式或经验值确定。通过仿真确定了火箭发动机的推力以及弹体表面压力的频域函数,将发动机简化为理想发动机,得到火箭发动机的推力谱,利用Fluent进行导弹周围的非定常场分析,得到弹体表面各个位置的分析结果,并通过对Fluent二次开发得到导弹的表面压力谱。鉴于统计能量法的应用局限性,本文在中频段采用有限元-统计能量混合法,而在高频段采用统计能量法完成中高频段导弹的动力学响应预示。为研究内损耗因子经验值选取的有效性,对内损耗因子在经验范围内的不同取值进行灵敏度分析。通过对仿真结果的分析可知,导弹尾部受发动机喷气噪声的影响较大,而导弹头部受气动噪声的影响较大,并且随着频率的提高,气动噪声对导弹的影响逐渐加大。通过内损耗因子的灵敏度分析可知,在经验范围内,内损耗因子取值的不同对仿真结果影响不大。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-13
  1.1 课题来源及背景  8-9
  1.2 研究目的及意义  9-10
  1.3 国内外研究现状  10-12
    1.3.1 统计能量理论发展情况  10-11
    1.3.2 混合法理论发展情况  11-12
  1.4 本文主要研究内容  12-13
第2章统计能量法基本理论  13-28
  2.1 引言  13
  2.2 统计能量法基本原理  13-16
    2.2.1 子系统  13
    2.2.2 统计能量法基本假设  13-14
    2.2.3 功率流平衡方程推导  14-16
  2.3 统计能量分析参数  16-25
    2.3.1 模态密度  16-19
    2.3.2 内损耗因子  19-21
    2.3.3 耦合损耗因子  21-23
    2.3.4 输入功率  23-25
  2.4 统计能量分析方法的适用范围  25-26
  2.5 应用统计能量法的一般流程  26-27
  2.6 本章小结  27-28
第3章统计能量分析建模  28-44
  3.1 引言  28
  3.2 子系统划分  28-32
  3.3 内损耗因子确定  32-34
  3.4 耦合损耗因子计算  34-35
  3.5 外激励分析  35-43
    3.5.1 火箭发动机推力计算  36-38
    3.5.2 导弹蒙皮所受脉动压力计算  38-43
  3.6 本章小结  43-44
第4章中高频激励下导弹的振动响应仿真分析  44-55
  4.1 引言  44
  4.2 中频段导弹振动响应仿真分析  44-49
    4.2.1 混合法原理  44-46
    4.2.2 Va One仿真分析  46-49
  4.3 高频段导弹振动响应仿真分析  49-51
  4.4 内损耗因子灵敏度分析  51-54
    4.4.1 结构子系统内损耗因子灵敏度分析  51-52
    4.4.2 声腔子系统内损耗因子灵敏度分析  52-54
  4.5 本章小结  54-55
结论  55-57
参考文献  57-61
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  61-63
致谢  63

基于统计能量法的潜射导弹振动噪声分析研究

内容摘要

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