水下结构降噪预报波叠加法理论与试验研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学博士学位论文水下结构降噪预报波叠加法理论与试验研究博士研究生：王玉明指导教师：何元安教授学位级别：工学博士学科、专业：水声工程所在单位：水声工程学院论文提交日期：2013年5月13日论文答辩日期：2013年6月16日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofD.EngTheoreticalandexperimentalresearchofunderwaternoisereductionpredictionbasedonwavesuperpositionmethodCandi

2、date:WangYumingSupervisor:Prof.HeYuananAcademicDegreeAppliedfor:DoctorofEngineeringSpecialty:UnderwaterAcousticEngineeringDateofSubmission:May.13,2013DateofOralExamination:Jun.16,2013University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并

3、与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，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。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结

4、合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日水下结构降噪预报波叠加法理论与试验研究摘要辐射噪声一直是衡量潜艇作战性能及生存能力的重要指标，是敌方声学武器探测的主要目标，直接影响到潜艇的声隐身性能，因此对类似潜艇动力舱段的水下典型结构降噪预报具有重要意义。而在潜艇表面粘贴声学覆盖层作为主要的降噪手段之一，其降噪效果的理论预报与试验测试显得极为重要，为此应该有针对性地开展水下典型结构降

5、噪预报研究。在这方面研究中存在一些技术难点，其中包括如何获取有效的测量数据；如何减少测量水听器数量，缩减测量成本；尤其是怎样高效地利用水下结构粘贴或不粘贴覆盖层其中一个工况下的声场数据，估算出另一工况下的辐射声场，从而减少测量工况数量等工程应用问题。针对水下结构降噪预报研究中存在的这些技术问题，本文做了如下研究：首先介绍了波叠加法的研究背景，阐述了其在声场预报、近场声全息、噪声源识别方面的国内外研究动态，分析了水下结构声学覆盖层的降噪机理和降噪预报的研究方法，讨论了各方法的优缺点，明确了将波叠加法应用于水下结构声学覆盖层降噪预报存在的技术难点，针对这方面的研究需求，确定了论文将要研究的主

6、要内容。然后，研究了在自由场条件下，波叠加法降噪预报理论，即由水下结构无覆盖时声场预测有覆盖时声场。首先研究阐述基于振速和声压测量的波叠加法原理，分析正则化滤波对波叠加法计算精度的影响，讨论粘弹性材料阻抗传递原理及与结构界面耦合的处理方法；然后以脉动球、单点激励球壳声辐射为算例，并引入复矢径虚源，分别验证基于振速、基于声压测量的波叠加法有效性；讨论了影响声场计算精度的因素，以有限元ANSYS与边界元SYSNOISE软件联合计算的测量面声压为输入条件，研究了水下有限长单点径向激励简支圆柱壳粘贴均匀粘弹性材料的降噪效果。接着又研究了半自由场波叠加法降噪预报理论，即在半自由场条件下，由水下结构

7、无覆盖时声场预测有覆盖时声场。首先研究基于声压测量的半自由场波叠加法原理，给出虚源点与声场点之间界面反射系数的计算方法，以及半自由场条件下，虚源镜像与软件计算测量面声压的方法。数值仿真计算了半自由场条件下，单点径向激励的球壳和简支圆柱壳粘贴均匀粘弹性材料的降噪效果，并与软件计算的数值解和自由场的计算结果进行对比分析。研究了粘贴覆盖层后的水下结构单工况降噪预报理论，即由水下结构有粘弹性覆盖时声场预测无覆盖时声场。首先研究在水下结构已经