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相似文献
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1.
双层周期加肋有限长圆柱壳声散射精细特征研究   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
潘安  范军  王斌  陈志刚  郑国垠 《物理学报》2014,63(21):214301-214301
研究了双层周期性加肋有限长圆柱壳在水中的声散射特性. 壳体振动用薄壳理论的Donnell 方程描述,环肋振动用相互独立的薄板纯弯曲振动和平面应力状态下的振动方程描述,忽略弦间流体对环肋轴向力的作用. 数值计算给出远场收发合置情况下的周向目标强度和角度-频率谱图,并据此进行机理分析. 计算结果表明远场散射声场中除壳体弹性贡献外,弦间流体以及环肋与内外壳的相互作用对散射声场的贡献也是很重要的,并且在角度-频率谱中出现了舷间流体引起的流体附加波以及周期环肋引起的Bragg散射等回波精细特征,其中流体附加波是双层加肋圆柱壳声散射最重要的散射精细特征,是以往单层圆柱壳声散射所不具有的现象. 最后通过实验对理论推导进行了验证,实验与理论基本符合. 关键词: 声散射 圆柱壳 环肋 流体附加波  相似文献   

2.
商德江  钱治文  何元安  肖妍 《物理学报》2018,67(8):84301-084301
针对浅海信道下弹性结构声辐射预报尚无高效可靠的研究方法,提出了一种浅海信道下弹性结构声辐射快速预报的联合波叠加法.该方法结合了浅海信道传输函数、多物理场耦合数值计算法和波叠加法理论,运用该方法可对浅海信道下弹性结构辐射声场进行快速预报.经数值法和解析解法验证后,从信道下辐射源、环境影响和辐射声场测量的角度研究分析了浅海信道下弹性圆柱壳的声辐射特性,阐释了进行浅海信道下结构声辐射研究的必要性.研究结果表明,仅在低频浅海信道下弹性结构可近似等效为点源,信道上下边界对声场产生显著的耦合影响,高频段的空间声场指向性分布尤为明显,垂直线列阵进行信道下结构辐射声功率测量时,测量结果受到信道环境边界和潜深的影响较大.  相似文献   

3.
杨德森  张睿  时胜国 《物理学报》2018,67(24):244301-244301
圆柱壳内各型体积源辐射噪声特性研究是声场建模和声场预报的前提.为了研究具有指向性的大尺度体积源特性对水下航行器结构内外声场的影响,本文结合薄壳理论、等效源和柱腔Green函数构造了体积源激励下的壳体振动耦合方程,研究了体积源表面声散射作用和指向性强弱对圆柱壳内外声场的影响.数值计算结果表明,体积源构造的准确性与其等效源位置有关,等效源配置在体积源几何中心与其结构表面之间0.4—0.6时,可以提高声场计算结果的准确性;大尺度体积源表面的声散射作用会导致壳体内部声场结构发生改变,内声场声腔共振峰发生偏移,并且在部分频段引起较强的声透射现象;此外,体积源指向性变化对壳体内外声场强弱影响较小,其显著作用表现在改变了外辐射声场的远场指向性.该研究结果对噪声预报和控制有一定的参考价值.  相似文献   

4.
为探究地铁车辆阻尼环扩张状态对阻尼环车轮声振特性影响,在半消声室内进行阻尼环车轮自由状态下的声振特性实验研究,结合有限元仿真对实验结果进行分析。研究表明,环-轮组合振动固有频率与原车轮相比变化不大,但阻尼环使车轮的模态阻尼比显著增加,有效抑制了车轮各模态的振动幅值。改变阻尼环扩张状态,阻尼环降噪效果发生非线性变化,幅值在5.6 dB(A)之内。阻尼环扩张状态可通过调节非闭合阻尼环两端扩张装置来改变。阻尼环处于非最大扩张状态W_3时,可获得最佳降噪效果。  相似文献   

5.
为研究3个并排无限长弹性圆柱壳受垂直于柱轴方向的平面声波作用的声散射特性,采用Fourier级数展开法建立了圆柱壳声散射数学物理模型,考虑了三圆柱壳弹性振动声辐射和刚性声散射,建立了3个壳体辐射声场和刚性散射声场的耦合作用关系,比对了等效散射强度的刚性散射分量与弹性散射分量,并分析了三壳体等效散射强度特性。计算结果表明:当ka2>40,在频率f=3000 Hz以上频段,弹性分量对等效散射强度变化趋势的贡献可以忽略。当ka2>30,在频率f=2400 Hz以上频段,弹性散射分量对等效散射强度影响不超过3 dB;三壳与单壳的等效散射强度在0°入射角方位相当,其它方位三壳体等效散射强度明显大于单壳体。本文的理论公式可推广到任意数量阻抗柱的声透射和声反射问题。  相似文献   

6.
基于射线声学理论研究了水下稳态涡流场的声传播特性。首先,根据移动介质中的程函方程,推导了二维稳态涡流场的射线微分方程组,实现了声波通过涡流场的声线轨迹模拟,获取了通过不同涡流场的声信号;然后,基于稳态涡流场的声传播特性,构建了接收声信号相位与涡流场特征参数之间的映射关系,通过数值仿真反演稳态涡流场特征参数,仿真结果与理论值的相对误差在15%以内。仿真结果表明:基于射线理论可以有效模拟声信号通过涡流场的声线轨迹及信号变化,具有直观、计算效率高的优势;随着涡环量增大,涡流对声传播的影响更为明显;利用声信号相位可实现对速度分布、涡核位置、涡环量等涡流场特征参数的估计。  相似文献   

7.
针对热声发动机中复杂的起振、消振行为,在自行研制的"驻波型热声发动机试验平台"上,开展了工质类型、加热功率、充气压力等参数对热声发动机起振、消振行为的影响规律研究.试验结果表明:当采用纯氦气和90%氦气+10%氩气的混合气体时,系统存在一最佳的充气压力值,使起振温度和消振温度达到最低;而其余工质,其起振温度与消振温度均随着充气压力增加而逐渐提高;与此同时,由于加热功率对板叠热端温度影响较小,故采用板叠热端温度作为行为特性参数更为合理.  相似文献   

8.
针对热声发动机起振过程中复杂的温度变化,在自行研制的"驻波型热声发动机试验平台"上,开展了在不同的工质类型、充气压力等试验工况下,热声发动机起振过程的轴向温度分布规律和变化特征的试验研究,试验结果表明:对于氮气、氩气而言,其系统温度动态特性规律基本一致,且热声核温度梯度和热声板叠温度梯度存在较明显的差别;而对于氦气,其系统温度动态特性不同于前两类气体,且热声核的温度梯度和热声板叠温度梯度的差别十分微弱,可见,不同的工质类型将直接影响到发动机起振过程系统温度的动态变化特性.  相似文献   

9.
带缺口加强圈的圆柱壳屈曲特性分析   总被引:2,自引:1,他引:1  
以低温液体罐车外筒体为原型,采用有限元方法研究了带缺口加强圈的圆柱壳的屈曲特性。着重考察了加强圈缺口间的夹角、加强圈之间的间距、边界条件对此类结构屈曲载荷的影响。计算结果表明:圆柱壳的屈曲载荷与加强圈缺口间夹角不是简单的线性关系,当加强圈缺口间夹角增大到一定程度后,圆柱壳的屈曲载荷几乎不再变化;加强圈布置的均匀度不但会影响到圆柱壳的屈曲载荷,同时也对其屈曲模态产生影响;在不同的边界条件下,圆柱壳也表现出不同的屈曲特性。  相似文献   

10.
钱治文  商德江  孙启航  何元安  翟京生 《物理学报》2019,68(2):24301-024301
利用多物理场耦合有限元法对结构和流体适应性强、抛物方程声场计算高效准确的特点,提出了三维浅海波导下弹性结构声振特性研究的有限元-抛物方程法.该方法采用多物理场耦合有限元理论建立浅海下结构近场声辐射模型,计算局域波导下结构声振信息,并提取深度方向上复声压值作为抛物方程初始值;然后采用隐式差分法求解抛物方程以步进计算结构辐射声场.重点介绍了该方法对浅海下结构声辐射计算的准确性、高效性以及快速收敛性后,对Pekeris波导中有限长弹性圆柱壳的声振特性进行了分析.研究得出,当圆柱壳靠近海面(海底)时,其耦合频率比自由场下的要高(低),当潜深达到一定范围时,与自由场耦合频率基本趋于一致;在低频远场,结构辐射场与同强度点源声场具有一定的等效性,且等效距离随着频率增加而增加;由于辐射声场受结构振动模态、几何尺寸和简正波模式影响,结构辐射场传播的衰减规律按近场声影响区、球面波衰减区、介于球面波和柱面波衰减区、柱面波衰减区四个扩展区依次进行.  相似文献   

11.
The theory is developed for obtaining the propagation constants of a thin uniform cylindrical shell, periodically stiffened by uniform circular frames of general cross-section. The free wave motion is analyzed and the stop and pass bands of free wave motion in the structure are located. Hysteretic damping is included. The natural frequencies of two stiffened finite cylindrical shells are deduced. The relative effects of the frame cross section and pitch on the free vibration characteristics of the whole structure are discussed.  相似文献   

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水下任意形旋转薄壳振动和辐射声的时域研究   总被引:2,自引:0,他引:2  
张敬东 《声学学报》1990,15(5):384-388
本文通过采用DAA2方法,有限元模态展开和直接积分混合方法以及Kirchhoff推迟势的边界元解法在时域上对水下任意形旋转薄壳振动和辐射声进行研究。以水下椭球壳的端部轴对称激励问题为例,对力源的时间函数分别为单频填充脉冲和δ脉冲两种情况给出了一些典型的数值计算结果和实验结果,并进行了讨论。  相似文献   

15.
A new approach is proposed in this paper based on radiation modes to control the radiated sound pressure of a smart cylindrical shell equipped with piezoelectric sensor and actuators. The radiation modes determine the specific distribution of normal velocity of the shell that independently radiates sound to the surrounding space. In this study, the first radiation mode is controlled since it is the most effective mode in terms of the radiated power. The results indicate that most of the sound power is attenuated by controlling only this mode. The extended Hamilton’s principle, the Sanders shell theory and the assumed mode method are used to derive the equations of motion in a state space form that is suitable to design the controller. The radiated sound pressure is calculated using the simplified Kirchhoff-Helmholtz integral along with a Kalman filter to observe the system states, and a modified higher harmonic control (MHHC) is designed to attenuate the sound power. A numerical simulation demonstrated the effectiveness of the proposed approach compared to active vibration control (AVC) in attenuating the radiated sound in the low frequency domain.  相似文献   

16.
裂纹及水介质对薄圆板振动辐射声场特性的影响   总被引:2,自引:1,他引:1  
在有限元模态分析的基础上,提取了含人工裂纹的薄板各单元的相关参数,并将瑞利积分离散化,进而计算了裂纹薄板辐射声场的轴向声压分布和r=0.5 m球面上声场分布。结果表明,径向裂纹不仅使模态裂解为关于裂纹的对称模态和反对称模态,而且使声场分布有显著的变化。方法的有效性通过完整圆板辐射声场来验证。该方法可用于求解任意形状穿透裂纹薄板辐射声场的计算。还提出了一种简便计算置于无限大障板上的裂纹薄板水中振动频率以及辐射效率的计算方法。在假定薄板作小振幅振动、水中模态挠度近似为真空模态挠度的条件下,利用瑞利积分得到了因流体压而引起的附加质量密度。进而应用瑞利方法得到了薄板水中振动频率与真空中振动频率、无量纲附加虚质量增量之间的关系。在真空中模态的有限元方法分析数据以及采用适当方法处理奇点积分的基础上,应用离散积分计算了无量纲附加虚质量增量的值。从真空中模态特征频率出发用迭代法直到水中频率收敛为止而得到水中薄板的特征频率,进而计算了薄板的模态辐射效率。方法的有效性通过薄板的无量纲附加虚质量增量与Kwak的结果对比的一致性来验证。  相似文献   

17.
The influence of stiffeners on plate vibration and noise radiation induced by turbulent boundary layers is investigated by wind tunnel measurements. Plates with and without stiffeners are tested under the flow speed of 60 m/s, 71 m/s and 86 m/s, respectively. The stiffeners are set either perpendicular or parallel to the direction of the free stream. Measured vibration and noise levels are compared with theoretical calculations, where wall pressure cross-spectra are described by the Corcos model. For the plates tested, it is evident that stiffeners perpendicular to the direction of the free stream could increase noise radiation, but have almost no influence on vibration level of plates.  相似文献   

18.
This paper theoretically investigates the use of inertial actuators to reduce the sound radiated by a submarine hull in bending vibration under harmonic excitation from the propeller. The radial forces from the propeller are tonal at the blade passing frequency and are transmitted to the hull through the stern end cone. The hull is modelled as a fluid loaded cylindrical shell with ring stiffeners and two equally spaced bulkheads. The cylinder is closed by end-plates and conical end caps. The actuators are arranged in circumferential arrays and attached to the prow end cone. Both Active Vibration Control and Active Structural Acoustic Control are analysed. The inertial actuators can provide control forces with a magnitude large enough to reduce the sound radiated by the vibrations of the hull in some frequency ranges.  相似文献   

19.
20.
A modal expansion method is used to model a cylindrical enclosure excited by an external plane wave. A set of distributed vibration absorbers (DVAs) and Helmholtz resonators (HRs) are applied to the structure to control the interior acoustic levels. Using an impedance matching method, the structure, the acoustic cavity, and the noise reduction devices are fully coupled to yield an analytical formulation of the structural kinetic energy and acoustic potential energy of a treated cylindrical cavity. Lightweight DVAs and small HRs tuned to the natural frequencies of the targeted structural and acoustic modes, respectively, result in significant acoustic and structural attenuation when the devices are optimally damped. Simulations show that significant interior noise reduction can only be achieved by adding damping to both structural and acoustic modes, which are resonant in the frequency bandwidth of interest. In order to be independent of the azimuth angle of the excitation and to avoid unwanted modal interactions, the devices are distributed evenly around the cylinder in rings. This treatment can only achieve good performance if the structure and the acoustic cavity are lightly damped.  相似文献   

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