低频噪声因其波长较长,不易衰减的特点,一直是减振降噪领域的难点之一。Helmholtz谐振腔由于其结构简单、声学特性显著等特点常用于减振降噪领域,通常与其他结构材料组合使用,以提升其低频特性,而对于腔体本身水下特性的研究较少。本文针对水下中低频环境,提出了一种基于Helmholtz腔的结构面板模型,通过理论计算及数值仿真对其水下声学特性进行系统研究,并根据腔体的单谐振特性,提出了多谐振复合腔体结构模型。主要研究内容如下:1、Helmholtz谐振腔的理论研究。通过传递矩阵算法计算均匀介质在声波垂直入射情况下的声学特性。在相同厚度的介质中增加Helmholtz腔体,使用低频集中参量模型,分别计算出腔体刚性壁面及弹性壁面下的等效声阻抗,从而得到腔体的谐振频率及吸声系数,对比分析腔体弹性壁面对结构声学特性的影响。分析腔体几何尺寸参数对结构声学特性的影响。2、Helmholtz谐振腔的数值仿真研究。通过COMSOL Mutiphysics有限元软件,以单个Helmholtz谐振腔作为周期性单元构成结构面板,计算声波垂直入射下结构的水下声学特性,并对结构的振动模态、声压分布及振型进行分析。研究模型的几何参数尺寸对结构声学特性的影响,并与理论公式进行对比,总结腔体结构的主要几何参数。分别对腔体内部的热粘性损耗及腔内介质对结构特性的影响进行研究。3、Helmholtz谐振腔的复合结构研究。基于单个Helmholtz腔体设计了多种多谐振复合二维腔体结构模型。分别为增加纵向腔体个数、非均匀周期变化结构、腔体内腔增加带孔隔断及增加双层隔断,并对结构的水下声学特性、结构振动模态、振型及分布进行研究,分析了产生多谐振的原因。对于主要尺寸参数进行研究,并对多谐振方案的优缺点及实际应用范围进行总结。