加肋有限圆柱壳体的边界条件对其振动和声辐射的影响

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1、第17卷第5期船舶力学Vol.17No.52013年5月JournalofShipMechanicsMay2013文章编号：1007-7294（2013）05-0559-08加肋有限圆柱壳体的边界条件对其振动和声辐射的影响王路才，周其斗，纪刚（海军工程大学船舶与动力学院，武汉430033）摘要：采用结构有限元耦合流体边界元的附加质量附加阻尼算法，建立了加肋有限圆柱壳体的有限元模型，并采用该模型对十四种方案的水下振动和声辐射进行了分析，讨论了模型边界条件对其水下振动和声辐射的影响规律以及在采用舱段模型代替整艇模型进行噪声估算时中间舱

2、段长度的选取原则。结果表明用一个舱段模拟整艇的动态特性容易造成低频整体模态振型的缺失，在舱段首阶弯曲振动的模态频率以上，采用舱段来预报整艇的表面振动和辐射声功率是可以接受的；当整艇艇长不超过中间舱段长度的两倍时，可以采用舱段模型代替整艇模型进行噪声估算。关键词：流固耦合；振动；辐射噪声；圆柱壳中图分类号：TB532文献标识码：Adoi:10.3969/j.issn.1007-7294.2013.05.013Effectonacousticradiationofribbedcylindricalshellduetoboundaryc

3、onditionsWANGLu-cai,ZHOUQi-dou,JIGang(CollegeofNavalArchitectureandPower,NavalUniversityofEngineering,Wuhan430033,China)Abstract：AnadditionalmassanddampingapproachcombiningFiniteElementMethod(FEM)withBound鄄aryElementMethod(BEM)isproposedtocalculateunderwatervibrationa

4、ndacousticradiationfromaringstiffenedcylindricalshellwithdifferentboundaryconditions.Thecomparisonandanalysisoftheresultsshowthatusingacabinmodelofsubmarinereplacingafull-scalemodelforvibrationandnoiseestimationwouldstrideoverthelowmodes.Whenthefrequencyisexceedingthe

5、cabin’sfirstbendingmodelfre鄄quencyorthefulllengthislessthantwiceofthecabin’s,usingacabinmodelreplacingafull-scalemod鄄elforvibrationandnoiseestimationisfeasible.Keywords:fluid-structuralinteraction;vibration;acousticradiation;cylindricalshell1引言水下弹性结构的振动和声辐射问题对于水中兵器和舰艇

6、隐身具有非常重要的意义，国内外对此开展了很多理论和试验研究[1-4]。实际工程中，由于整艇的计算代价太高，有时时间也不允许，因此经常采用舱段模型预报整艇的振动和辐射噪声，或者以此为试验平台进行相关的振动和声学研究，但是在振动和噪声预报中，一个舱段能否适用于整艇的情况，这种边界条件的改变对结构的振动和声辐射的收稿日期：2012-06-27作者简介：王路才（1986-），男，海军工程大学博士生，E-mail：wanglucai@163.com；周其斗（1962－），男，教授，博士生导师，E-mail：qidou_zhou@126.co

7、m。560船舶力学第17卷第5期影响究竟有多大，却少有研究。Williams等[5]建立了有限壳体和无限壳体由于边界条件改变而产生的误差泛函，指出在误差泛函满足最小二乘条件时，有限和无限壳体是近似等效的。文献[6]研究了安装浮筏系统的有限圆柱壳体的振动和声辐射特性，并通过对三种方案的比较得出了在潜艇舱段首阶弯曲振动的共振频率以上，可以采用舱段模型来预报整艇的表面振速，而在此频率以下，用一个舱段模拟整艇的动态特性是不合适的，但其没有给出由于有限圆柱壳体的尺度变化而带来的边界条件的改变对舱段振动和声辐射的影响规律。文献[7]讨论了声反

8、射边界条件对舱段模型辐射噪声的影响，指出以潜艇舱段替代整艇将会导致三个方面的差别，但其只考虑了声反射边界条件的影响，舱段结构振动向其它部分的传递和舱段端部弹性边界条件的改变对以舱段代替整艇的影响却没有考虑。本文正是延续文献[7]来对以舱段模型代替整