基于解析法的水下环肋圆锥壳声振特性研究

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1、分类号学号M201271453学校代码10487密级硕士学位论文基于解析法的水下环肋圆锥壳声振特性研究学位申请人：邓乃旗学科专业：船舶与海洋结构物设计制造指导教师：陈美霞副教授答辩日期：2015年5月21日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringAnanalyticalStudyoftheVibrationandAcousticRadiationofSubmergedRing-stiffe

2、nedConicalShellCandidate：DengNaiqiMajor：DesignandConstructionofNavalArchitectureandOceanStructureSupervisor：AssociateProf.ChenMeixiaHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074，P.R.ChinaMay，2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本

3、论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权

4、书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要水下潜器艉部可用环肋圆锥壳近似模拟，锥壳结构声振特性的研究，对于潜器艉部噪声控制有着重大的科学与工程意义。本文提出了水下环肋圆锥壳在低频、典型和弹性边界条件下的自由振动与受迫振动声辐射的解析方法，研究了水下环肋圆锥壳低频时的声振特性。首先在环肋圆锥壳肋骨和壳体结合处将壳体划分成多个子结构。采用Flügge理论描述锥壳分段的运动方程，位移函数表达为幂级数的形式。通过将锥壳划分成多个窄的分段

5、，并将每个分段局部等效为柱壳，来考虑流体负载的影响。将环肋离散处理并用圆环板运动方程进行描述。然后，由边界条件和相邻子结构间的连续条件形成最终求解环肋锥壳振动的刚度矩阵，采用单元辐射叠加法求得壳体远场声压。将文中解析法计算结果与有限元法或已有文献中计算结果对比，验证了本文解析法的正确性。随后用解析法研究了水下环肋锥壳自由振动特性。研究了流体负载、边界条件、半锥角、厚度、锥壳长度及环肋尺寸等对典型边界条件下环肋锥壳自由振动特性的影响，并研究了锥壳结构参数对弹性边界下锥壳基频和梁频的影响。最后，在研究自由振动特性的基础上，

6、分析了结构参数、流体负载等对环肋锥壳声振特性的影响，考虑了垂向激励、纵向激励、对称/非对称激励及偶极子源激励分别作用下锥壳声振特性并与圆柱壳声振特性作对比。总的来说，本文采用圆环板处理环肋，相对于“平摊法”、能量法等精度更高，适于处理任意布置的环肋；大多数相关文献主要研究典型边界条件下壳体的振动特性，而文中对弹性边界条件下圆锥壳的自由振动特性给出了详细的分析，可为壳体截断处边界条件选取这一工程实际问题提供理论指导；本文还详细对比了圆锥壳与圆柱壳声振特性，分析了半锥角对结构声振特性带来的影响，对潜器艉部螺旋桨-轴-艇噪声

7、这一工程问题，从机理上详细分析了结构参数对锥壳声振特性的影响，并将偶极子源激励与力激励对比，为螺旋桨直接辐射噪声和桨轴激起艇体的振动噪声大I华中科技大学硕士学位论文小排序提供理论依据，研究结论可为水下潜器艉部结构声学设计提供理论指导。关键词：环肋圆锥壳，流体负载，自由振动，受迫振动声辐射，幂级数法II华中科技大学硕士学位论文AbstractThesternofasubmarinestructurecanbemodeledbyaring-stiffenedconicalshell.Ithassignificantscie

8、ntificandengineeringsignificanceonresearchingthevibrationandacousticofconicalshellandcontrollingthenoiseofsubmarine.Thepaperpresentsananalyticalapproachforthefreeandf