舷间局域共振噪声抑制器设计及优化
低频线谱噪声对水下航行器总噪声级贡献很大，低频振动诱发的低频声波在水中衰减小，传播距离远，且现代声呐工作频率逐渐向低频发展，因此控制和降低水下航行器低频线谱辐射噪声是实现安静化的首要环节和重要保证。本文针对低频线谱噪声控制难度较大的问题，提出两种基于动力吸振原理的新型多模态低频抑制器，对其作用机理、结构设计及声振控制性能展开了研究及验证工作。 本文以四边简支板为研究对象，基于经典薄板理论对其振动和声辐射特性进行了理论建模研究，并将多次级子并联多重动力吸振器阵列等效为局部阻抗，建立了含局部阻抗的平板振动方程，通过代入不同动力吸振器参数组合得到吸振器阵列的抑振效果，以是否能够激发所有吸振模态为原则选择合适的动力吸振器参数组合。 本文提出两种多模态低频抑制器原理样机，在选定动力吸振器参数的基础上，基于带质量块环形板振动理论和考虑质量弹性体的等效刚度理论，开展抑制器各部件振动特性研究，建立等效刚度、等效质量与结构参数、材料参数之间的联系，以此为基础对各部件尺寸和材料参数进行调整，实现多模态低频抑制器与多重动力吸振器之间的等效，并验证抑制器模态与平板共振模态之间的匹配特性，进一步通过仿真验证抑制器阵列的抑振效果，同时开展参数化研究，分析抑制器阵列排列密度和损耗因子对抑振效果的影响。 考虑到抑制器内部空腔体积较大，阻抗失配导致的抑制器隔声性能的提升也具有一定的研究价值，因此本文首先基于多层介质中的弹性波传播理论，对Floquet周期性条件在仿真中的应用进行了验证，进而对附连无限周期抑制器阵列平板的隔声性能进行了研究，验证了所设计抑制器阵列在低频范围内的隔声性能。 本文还对抑制器应用于水下单层圆柱壳和双层加肋圆柱壳振动声辐射的控制效果进行了研究与讨论，针对水下大尺度单层圆柱壳、双层圆柱壳壳结构振动响应和辐射声功率较大的共振峰值进行了针对性抑制，仿真结果显示这些选定峰值的振动响应得到了有效控制，从而能够验证抑制器对大尺度水下单、双层圆柱壳的振动及声辐射控制效果。 在本文的最后，为了验证所设计抑制器阵列的抑振性能，本文制备了两种抑制器样机并开展了验证性试验，同时设计并加工了夹具以更好模拟四边简支边界条件。试验结果表明，在应用所设计抑制器阵列后，平板结构在10Hz-1kHz频段内的选定共振峰值均有明显下降。验证了本文所设计抑制器模型的抑振性能，有望应用于具体工程实例中。
低频线谱噪声;抑制器;结构设计;隔声性能;抑振性能
江苏科技大学
硕士
水声工程
温华兵;彭子龙
2022
中文
TB535
2022-12-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）