结构体振动及水下声场理论研究.pdf

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1、第35卷第7期2013年7月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．35，No．7Jul．，2013结构体振动及水下声场理论研究陈嚣，程玉胜，刘启军(海军潜艇学院，山东青岛266044)摘要：针XC*T复杂结构表面振动及其辐射噪声问题，以矩形平板为模型，结合格林函数法和H。lmh。Itz微分方程及其边界条件，详细推导结构体表面法向振动速度和远场声压响应的表达公式，证明表面各点振动与辐射声场之间的内在联系。根据结构振动模态的叠加特性，从数学分析角度证明其与声场分布模态之间的对应关系；基于

2、极小范数解理论，讨论声场的重构，并对其进行验证。关键词：表面振动；辐射声场；振动模态；声场分布模态；声场重构中图分类号：TB532文献标识码：A文章编号：1672—7649(2013)07—0032—05doi：10．3404／j．issn．1672—7649．2013．07．006TheoreticalresearchonstructurevibrationandunderwateracousticfieldCHENZhe，CHENGYu-sheng，LIUQi-jun(NavySubmarineAcademy

3、，Qingdao266044，China)Abstract：Forthesurfacevibrationandacousticradiationproblemofcomplexunderwaterstructure。basedonthemodelofrectanglefiatplate，combiningmethodofGreenfunction，Helmhohzequationandboundaryconditions，aformulaaboutthenormalvibrationvelocitiesofstr

4、ucturesurfaceandradiationacousticpressureiseduced．TheintrinsicrelationbetweenthepressureofeachpointonthevibratingsuYfaceandradiatedacousticfieldisproved，Thecorrespondingrelationbetweenthevibrationmodesandfieldrelationmodesisanalyzedusingthemathematicsapproach

5、．Finally，itdiscussedthereconstructionofacousticfieldbasedonthetheoryofminimumnoiTnsolutionandtheresultsofsimulationtallieswiththetheory．Keywords：surfacevibration；radiatedacousticfield；vibrationmodes；fieldrelationmodes；reconstructionofacousticfieldO引言水下振动体由于其内

6、部动力装置的机械振动，会激发壳体的表面振动，并通过流体介质向周围辐射噪声。若能通过分析其辐射声场，来探知声源的振动特性，可对声源的类型羚别和低噪声的优化设计提供直接依据，有着重要的应用价值，因此有必要深入了解声源振动情况与所辐射声场之间的关系。针对这一问题，目前主要采用边界元法进行数值计算¨。31，该方法具有较好的适用性和较高的精度。杨瑞梁等¨。3提出了一种新的声场重建的方法，只需要较少的测量点，就能高效并且比较精确地重建整个声场。根据模态分析理论，采用一组基函数(振动模态)的线性展开来表示声源表面振动，当展开系

7、数确定后，可重构整个声场。Bouchet和Loyau旧1利用球Hankel函数和Legendre多项式构造一组基函数进行了声辐射计算。姜哲o。副应用Helmholtz单层势构造了一组声场基函数，作为声场分布模态，描述了辐射声场的分布模式。李双等∽1根据各种模态形状的对称或反对称性推导出了2种模态间的对应关系。本文在前人研究的基础上，基于数学分析方法，结合声学波动方程，研究辐射声场与结构体表面振动及结构振动之间的关系，介绍振动体与辐射噪声之间的理论模型和计算方法。收稿日期：2012—09一ll；修回日期：2012—

8、10一09作者简介：陈醋(1987一)，男，硕士研究生，研究方向为水声目标识别。第7期陈结，等：结构体振动及水下声场理论研究·33·1远场声压响应公式的推导根据声学基础知识，对于具有封闭结构表面S。的振动结构，可用齐次声学波动方程来分析其产生的辐射声波。线性化的齐次声学波动方程为X7：；(Ⅵ^t)一了1．壹掣：o。(1)式中：声(算，Y，z，t)为声压；c为流体介质中的声