资源描述：
《基于SYSNOISE软件的船舶振动声学数值计算》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、43卷 第4期(总第159期)中 国 造 船Vol.43No.4(SerialNo.159)2002年12月SHIPBUILDINGOFCHINADec.2002文章编号:100024882(2002)0420032207基于SYSNOISE软件的船舶振动声学数值计算杨德庆, 郑靖明, 王德禹, 金咸定(上海交通大学船舶与海洋工程学院,上海 200030)摘要探讨采用声学边界元法软件SYSNOISE进行船舶振动声学数值计算的具体方法。以某船为例,对船舶有限元分析模型的建模、船舶振动频响分析方法以及动力计算结果与声学边界元模型接口等具体步骤进行说明。介绍了如何应用SYSN
2、OISE软件建立船舶三维边界元声学分析模型,并采用间接边界元法,对某船近场振动声学特性进行了计算分析。关 键 词:振动;声学;边界元法中图分类号:U661.44文献标识码:A(一) 前 言船舶结构振动声学分析,对于优化船舶结构声学设计、改善船舶工作性能和乘员生活环境,具有[1]重要指导意义。由于声学计算的复杂性及计算方法和软件的匮乏,目前国内船舶设计领域还无法对全船模型进行声学计算分析。本文介绍了作者利用、开发所引进的国外振动声学计算软件SYSNOISE(5.3A版),对船舶振动声学数值计算问题所进行的探索工作内容。(二) 振动声学问题计算分析的数值方法及软件复杂结构振动声
3、辐射问题的分析方法主要有解析法和数值法两大类。解析法适用于结构及边界几何形状较规则简单的问题,如球壳、无限长圆柱壳和椭球壳等,这类结构的表面形状多为正交坐标系的坐标面。采用解析法求解复杂结构振动辐射声场特性参数是非常困难的,而采用数值法则可解决相对较复杂结构和复杂边界条件下的声学计算问题。常见的数值方法有迁移矩阵法、有限元法、边界元法、有限元+边界元法和有限元+无限元法等。其中有限元法和边界元法已成为研究三维任意复杂结[2]构稳态声辐射特性和声振耦合机理的有利工具。目前国际上著名的有限元振动声学分析和边界元声[3,4]学计算软件有ANSYS、MSCöNASTRAN以及SYSN
4、OISE等。SYSNOISE软件既含有有限元技术又含有边界元技术,用于处理一般复杂弹性结构的耦合振动声学问题。该软件利用边界元法解决声学问题非常全面,略优于其它软件。然而该软件5.3A版中流固耦合技术还不成熟,结构振动有限元分析模块单元库不支持三维梁单元和质量点单元,也不支持正交各向异性材料板单元。同样,在结构声学边界元分析模块中也不支持上述单元。在船舶结构振动分析模型中,梁单元和正交各向异性材料板单元(如加筋板)是最主要的承力构件与刚度构件,质量点单元可以模拟附连水质量,这些单元对结构固有模态影响较大,计算中必须加以考虑。因此,仅仅利用SYSNOISE软件是无法完成对船舶振
5、动声学的精确分析的。 收稿日期:2001208221; 修改稿收稿日期:2002203204©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.43卷 第4期(总第159期) 杨德庆等:基于SYSNOISE软件的船舶振动声学数值计算 33另外,SYSNOISE软件中没有有限元和边界元网格生成前处理功能,SYSNOISE中所需网格要借助其它有限元前处理软件(如I2DEAS、ANSYS、MSCöPATRAN等)来生成,SYSNOISE为这些软件的数据预留了接口。网格数
6、据传入后,SYSNOISE可对其修改边界、材料和流体特性参数,用于声学计算。因此,应用SYSNOISE软件就必须与其它网格前处理软件相配合。MSCöNASTRAN与ANSYS软件以有限元技术为主,其网格前处理、结构振动分析功能十分强大,非常成熟,在船舶动力学计算方面也有成功的应用。当然,它亦可计算复杂结构水下振动与声学问题,但它是利用有限区域截断来模拟声场的无限边界,声学计算模型中有限单元数量多,节点多,计算量大,声场的后置处理功能也较弱,这是其弱项。基于上述分析,若采用有限元与边界元接力分析的方法,将两套软件交替使用,利用它们各自的优点解决船舶振动声学分析问题,这应是非常明
7、智的方法。作者所在的工作单位,多年来一直应用MSCöNASTRAN软件从事船舶及航天结构动力学、非线性分析和水下爆炸等方面的计算研究工作,对该软件的使用有较丰富经验;最近又引进了SYSNOISE软件,探索船舶振动声学计算问题。基于上述因素,我们开展了MSCöNASTRAN与SYSNOISE组合求解振动声学问题的探索,整个声学计算以SYSNOISE软件为中心。其具体过程是:首先,使用MSCöNASTRAN软件计算船体结构振动频响特性,得到船舶有限元模型上各节点处的响应(包括位移、速度和加速度),这就利用了
