舰船尾流中气泡的结构静力分析.pdf

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1、第31卷第9期计算机仿真2014年9月文章编号：1006—9348(2014)09—0267—05舰船尾流中气泡的结构静力分析张群，王英民(西北工业大学航海学院，陕西西安710072)摘要：舰船尾流具有独特的声学特性，气泡是产生其声学特性的主要原因。气泡对入射声波的散射／反射作用与谐振频率有关，表现在声波压力作用下气泡的变形和表面位移随声波频率的变化。为分析尾流中气泡的主动声学特性，建立尾流中气泡的主动声特性模型，计算气泡属性材料参数，建立尾流中单气泡的有限元结构模型，分析气泡在结构静力作用下的变形，可得出模型

2、表面节点位移变化与载荷频率之间的关系，为有限元方法在分析舰船尾流中气泡声学特性的可行性提供了依据。关键词：舰船尾流；气泡；有限元分析；结构静力分析中图分类号：TP39文献标识码：BStructuralStaticAnalysisofBubbleinShipWakeZHANGQun，WANGYing-min(SchoolofMarineScienceandTechnology，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi'anShanxi710072，China)ABSTRACT：

3、Theshipwakehasspecialacousticcharacteristic，whichismainlycausedbythebubbleinit．Thescatteringandreflectionofthesoundwavebybubblearerelatedtotheresonant~equencyofthebubbleintheshipwake，whichismainlyperformedasthesharpandthesurfacedisplacementchangesasthe~equen

4、cyvariesunderthesoundpressure．Inthepaper，theactiveacousticcharacteristicmodelofthebubbleintheshipwakewascreatedbaseontheacousticpropertyofthebubbleunderwaterinordertoanalyzetheactiveacousticcharacteristicofthebubble．Thepropertymaterialparameterswerecomputed，

5、andthefiniteelementstructuralmodelofthesinglebubbleintheshipwakewasformedandanalyzed．Themorphandtheloaddistributionofthebubbleweregainedunderthecondi—tionofthestructuralstatic，andtheconnectionofthedisplacementofthemodelsurfacetothe~equencyoftheloadwasobtaine

6、d，whichisthestrongproofofthefeasibilitythatthefiniteelementanalysiscanbeappliedintheresearchoftheacousticcharacteristicofthebubbleintheshipwake．KEYWORDS：Shipwake；Bubble；Finiteelementanalysis；Structuralstaticanalysis1引言2舰船尾流的特性舰船尾流的声学特性主要由尾流中的气泡对声波的散2．1舰船尾流射和

7、吸收引起的。通过分析水下气泡的声学特性可研究尾尾流是指舰艇在航行过程中在其尾部形成的与其周围流的声学特性。区域具有不同物理效应的水域。根据尾流所具有的不同物舰船尾流中气泡声学特性的研究主要集中在通过理论理效应，可将尾流分为声尾流(具有特定的声学效应)、热尾分析和实验等方法，研究尾流的被动声源特性和噪声谱特流(具有一定的温度分布规律)、气泡尾流(由螺旋桨的空化性j，对舰船尾流的主动声特性研究较少。等产生的气泡带)、磁尾流(海水中带电电荷运动所引起的磁为分析尾流的主动声特性，在尾流中气泡主动声反射／场的异常变化)、

8、浑浊度尾流(由舰船动力系统排放物所引起散射模型基础上，计算气泡的材料属性参数，通过有限元的海水成分的变化)、放射性尾流(由核动力舰艇的排放物所法建立尾流中单气泡的结构模型，进行结构静力分析，验具有的放射性引起)和湍流尾流等。证有限元分析在研究舰船尾流主动声特性的可行性。声波在水下相较于光、无线电等具有衰减小、传播距离远等特点，国内外对尾流的声学特性研究’较多。舰船尾流主要是指在航行螺旋