水下结构声固耦合振动的特征值计算

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1、万方数据第8卷第2期2004年4月船舶力学JoumalofShipMechanics文章编号：1007—7249(2004)02_0109—12VoI．8No．2A”2004水下结构声固耦合振动的特征值计算邹元杰，赵德有(大连理工大学船舶工程系，辽宁大连¨6024)摘要：针对水下结构声固耦合振动计算中出现的非对称矩阵(与频率相关)的特征值问题，本文基于共轭子空间迭代法．提出了计算水下结构振动固有频率和振型的双重迭代算法。数值算例表明：该算法收敛性好，用于水下结构声固耦合振动的特征值计算是有效的。文中分别将流体视为不可压缩和可压缩两种情况建立了流固耦台方程，计算了板、加筋板

2、和方箱振动的固有频率和振型，将干模态和湿模态、不可压缩流体和可压缩流体的计算结果进行了比较，并分析了结构刚度和流体边界条件对附加水质量影响系数的影响。关键词：水下结构；声固耦台振动；可压缩流体；双重选代算告中图分类号：TB532文献标识码：AComputationofeigenValuesofacoustic—structuralcoupledvibrationf．orunderwaterstructureszoUYl∞n-jk，zHAo矶一，ou(Dept．0f№valArchjtecture，D血anunive培i‘y。fTechnology，D血an116024，c

3、hilla；E—mail：2yu8njie@ya}100com．cnAbstract：TosolvetheeigeⅡvalueprobtemforanasymmetricreal呦trix(d。pendentonfr。quency)inthecomputationof七}leacoustic—stmcturalcoupledvibrationforunderwaterstructures，theDualIterationMethodtocomputenaturalfrequenciesandshapemodesofVibrationforunderwaterst九Jctu

4、resi8presentedbasedontheAdjointsubspaceIterationMethod．Numericalexamplesshowthatt}leconV8唱。n。yofthismethodi8good，whichiseffectiveinc{llculati“gtheeigenvaluesoft11eacousdc—stn】cturalcoupledVibrta-tionforunderwaterstructures．In山i8papeLtw0di脆rentnuid—stnlctureco“pled。qu以onsareestablished，acc

5、ordingtotheincompressiblenuidandthecompressibleonerespectively，andthenllaturalfr8quenciesandmodeshapesofseve脚stnlcturesincludi“gplates，sti艉nedpIatesandacubicshellarecomp“ted．Finallv，Theshapemodesinairandthoseinwaterandthenunlericalresultsbasedontheincompressiblenuidandthecompressiblenuida

6、recomparedrespecⅡvely．Inaddition，theeffectofthestructurestimle8s蛐dthenuidboundaryconditionsontheaddedmasscoemcientsisanalyzed．KeywOrds：underwaterstructure；acoustic—stmcturalcoupledvibmtion；compressiblenuid；DualIterationMethod1引言特征值分析是振动和声学研究的重要工具之一。水下结构在水中的振动特性与在空气中的振动特性有很大不同，主要是因为流体加载对结构

7、振动特性影响较大，因此建立流固耦合振动方程分析水收稿日期：2002一09—23作者简介：邹元杰(1976一)．男，大连理工大学船舶工程系博士研究生。万方数据110船舶力学第8卷第2期下结构的振动特性是必要的。水下结构的声固耦合计算方法，通常分为两类：一类是结构部分和流体部分均按有限元法离散；另一类则采用结构有限元和流体边界元耦台方法。边界元法使数值计算的维数降低了一维，只需在结构表面离散单元，特别是对于外域问题，克服了有限元法在无限大流体域内离散单元的复杂性，和可能由此带来的数值误差，因此，后一类方法的应用更为广泛。应用耦合的