有限潜深水下圆柱壳中低频噪声计算

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本文以有限潜深圆柱壳为研究对象,基于流固耦合分析,研究了圆柱壳在流场作用和壳内激励力下的振动噪声特性,分析了圆柱壳在流场作用下的流激噪声以及圆柱壳在壳内激励力下产生的辐射噪声,并进一步研究圆柱壳流激噪声和辐射噪声的耦合作用,将流激噪声和辐射噪声进行了对比与合成。本文的研究成果可为圆柱壳的结构强度优化和振动噪声抑制提供参考依据。(1)对有限潜深圆柱壳模型进行了流固耦合分析,通过建立流域边界条件、设置计算参数以及在壳内施加激励力,研究了圆柱壳的流场特性以及在流场作用和壳内激励力双重作用下的振动响应规律,结果表明,在圆柱壳中布置加强筋可有效提高圆柱壳的结构强度。(2)基于流场的计算结果,采用LMS Virtual Lab声学仿真软件,分别使用声学边界元法和声学有限元法计算圆柱壳水下流激噪声,并对这两种方法的计算结果进行了比较,结果表明,两种计算方法获得的水下圆柱壳声压级具有较好的一致性。(3)基于Workbench计算得到的圆柱壳结构表面位移矢量,采用LMS Virtual Lab声学仿真软件,使用声学有限元法计算了圆柱壳辐射声功率,结果表明:流速对总体辐射声功率影响较小;随着壳体厚度的增加,其总体辐射声功率降低;通过在圆柱壳内部布置加强筋能够降低圆柱壳的总体辐射声功率,尤其在低频段(20Hz 50 Hz)内降低效果比较明显。(4)分别采用声学边界元法和声学有限元法计算圆柱壳水下辐射噪声,并对两种方法的计算结果进行了比较,结果表明,两种计算方法得到的水下圆柱壳辐射声压级具有良好的一致性。(5)对有限潜深圆柱壳综合噪声水平进行了分析和评估,分析表明,在20 Hz100 Hz范围内流激噪声占据主导地位,在160 Hz 200 Hz范围内以辐射噪声为主。
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