【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 算游艇結(jié)構(gòu)與水下聲場(chǎng)的耦合振動(dòng)，然后將計(jì)算得到的外殼面上的振動(dòng)速度作為聲場(chǎng)計(jì)算的邊界條件，結(jié)合邊界元軟件SYSNOISE計(jì)算聲學(xué)物理量；這樣既避免了ANSYS計(jì)算游艇結(jié)構(gòu)與水下聲場(chǎng)的耦合振動(dòng)時(shí)，用有限區(qū)域的截?cái)鄟?lái)模擬聲場(chǎng)的無(wú)限邊界而引起的聲學(xué)物理量計(jì)算上的誤差；又避免了SYSNOISE在計(jì)算流固耦合方面的不足。SYSNOISE能預(yù)測(cè)聲波的輻射、折射和傳遞，能在時(shí)域或頻域內(nèi)計(jì)算聲振行為。 本課題借助于聲—結(jié)構(gòu)耦合問(wèn)題的有限元和邊界元技術(shù)，建立一個(gè)游艇室內(nèi)噪聲聲場(chǎng)的模型，考慮流固耦合作用，計(jì)算游艇室內(nèi)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性；運(yùn)用統(tǒng)計(jì)能量技術(shù)，分析游艇在此基礎(chǔ)上的艙室內(nèi)的噪聲情況，預(yù)報(bào)游艇模型的聲學(xué)特性。課題中重點(diǎn)是計(jì)算游艇艙室結(jié)構(gòu)振動(dòng)引起的噪聲以及探討降低室內(nèi)噪聲的途徑。 全文共分四章，主要內(nèi)容如下：第一章首先闡述了課題研究的背景及重要意義。在綜述大量參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外振動(dòng)噪聲研究進(jìn)展與發(fā)展趨勢(shì)的分析，總結(jié)出控制游艇室內(nèi)噪聲的現(xiàn)狀以及本課題研究的方向。 第二章分析了游艇結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的彈性波引起噪聲的基本原理，介紹了游艇艙室噪聲控制技術(shù)，給出了本文中游艇結(jié)構(gòu)聲的分析方法。 第三章利用ANSYS有限元法建立游艇結(jié)構(gòu)聲的建模。 第四章根據(jù)游艇結(jié)構(gòu)聲的建模，采用邊界元法和統(tǒng)計(jì)能量法對(duì)游艇室內(nèi)噪聲進(jìn)行分析。第2章 游艇結(jié)構(gòu)聲及其分析方法在固體中可能產(chǎn)生兩種波形——壓縮和剪切。在這種物體中，這些變形以縱向和橫向彈性波的形式傳播。固體中產(chǎn)生兩種波，是因?yàn)樵隗w積壓縮或剪切時(shí)產(chǎn)生的彈性力。 一般來(lái)說(shuō)，船體結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件有：梁（加強(qiáng)筋、肋骨）；板（基座、甲板、肋板、船體外板）；殼體（管路、軸系）。因?yàn)閺澢óa(chǎn)生的聲輻射是空氣噪聲或水下噪聲的主要來(lái)源，所以在船體結(jié)構(gòu)中傳播的各種聲波中，彎曲波是最重要的一種。梁中的彎曲波 根據(jù)彈性波的基本公式可知，梁中的彎曲波相速度：CB1=式中B為彎曲剛度，有B = EI； m為單位長(zhǎng)度梁的質(zhì)量；為角頻率。梁中的彎曲波群速度： CG1=2=2CB1式中CG1為群速度。 板中的彎曲波薄板中的彎曲波相速度： CB2=，D=Eh3/12(12)，式中：E為楊氏模量；h為板厚；σ為泊松比；為角頻率。 板中的彎曲波群速度：CG2==2CB2式中CG2為群速度。 殼體中的彎曲波殼體中的彎曲波波速與環(huán)頻率密切相關(guān)，環(huán)頻率可按下式計(jì)算：fk= C/2RCP ，式中： 為厚度與殼體厚度相等的板內(nèi)的縱向波速度；為殼體平均厚度。當(dāng)f＜＜fk時(shí)：CB3=/n ，式中：C為厚度與殼體厚度相等的板內(nèi)的縱向波速度；R為殼體外徑；為角頻率；σ為泊松比；n為殼體圓周上的彎曲波的波數(shù)。 當(dāng)f＞fk時(shí)：CB3=，式中：C為厚度與殼體厚度相等的板內(nèi)的縱向波速度；為角頻率；h為殼體板厚。 CG3=/n=2CB3，式中：CG3為殼體彎曲波群速度。 在無(wú)線結(jié)構(gòu)中，彎曲波幅度按指數(shù)衰，且衰減的比其他類型的波要慢，衰減的快慢與結(jié)構(gòu)內(nèi)損耗因子有關(guān)。且在非受迫振動(dòng)條件下可以產(chǎn)生任意頻率的振動(dòng)。有線結(jié)構(gòu)存在共振頻率，即固有頻率。如果構(gòu)件與液體相接處，則要考慮附連水對(duì)固有頻率的影響。 噪聲污染的控制是環(huán)境學(xué)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，是國(guó)家工業(yè)及科學(xué)技術(shù)的一個(gè)重要指標(biāo)。噪聲控制的基本原理與防振、減振措施的基本原理相仿，即聲源噪聲的控制，傳播途徑的噪聲控制及在接受者旁的噪聲防護(hù)設(shè)備的使用。聲源、傳播途徑和接受者是一個(gè)噪聲系統(tǒng)的三個(gè)環(huán)節(jié)，治理噪聲必須從這三個(gè)方面來(lái)考慮，既要對(duì)這三部分分別進(jìn)行研究，又必須把這三部分作為一個(gè)整體系統(tǒng)。艙室壁板綜合的防振隔音結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。采用厚 度50mm的超細(xì)玻璃棉氈加0．15mm鉛板的防振組合設(shè)計(jì)。鋼質(zhì)圍壁均采用碰焊機(jī)碰焊絕緣帶帽鋼釘；鋁合金圍壁用阻尼膠粘接帶帽鋼釘， 鋪設(shè)50mm的超細(xì)玻璃棉氈，其接縫用鋁箔布封嚴(yán)。對(duì)于靠近機(jī)艙等噪音源的圍壁加鋪具有防潮降噪功能的鉛板，再鋪助有絕熱、隔音功能的超細(xì)玻璃棉氈，安裝固定板厚為40mm的基層板，最后粘貼5mm櫻桃木質(zhì)面板。 艙室甲板的制振與防振隔音設(shè)計(jì)及施工工藝。在甲板上采用復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 起到制振與防振隔音的效果。首先安裝間距為400mm500mm的角鋼框架，將框架調(diào)水平后焊接，焊縫打磨后涂上耐磨環(huán)氧底漆。將厚度為5mm的阻尼橡膠粘貼在角鋼表面。經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究，貼裝阻尼橡膠材料，利用材料的內(nèi)粘性摩擦可將部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能，從而達(dá)到減振和減小 輻射噪聲的目的。在阻尼橡膠上鋪設(shè)復(fù)合結(jié)構(gòu)的地面基層板，基層板厚40mm，是由木板和阻尼橡膠粘 貼壓制而成的阻尼復(fù)合材料， 具有很好的防振動(dòng)和噪聲控制作用。角鋼之間鋪設(shè)厚度為50mm的超細(xì)玻璃棉氈和具有防潮降噪功能的0．15mm鉛板， 最后在基層板上鋪厚度12mm的柚木地板。噪聲控制是在符合經(jīng)濟(jì)和操作條件下，使接受者在其所在地獲得允許噪聲環(huán)境的技術(shù)?？刂圃肼曌罘e極有效的辦法是從聲源上去考慮。由于某種技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的原因，從聲源控制噪聲難以實(shí)現(xiàn)，這時(shí)需要從聲的傳播途徑上考慮。在傳播途徑上控制噪聲主要是阻斷和屏蔽聲波的傳播或是聲波傳播的能量隨距離加大而衰減。因此控制噪聲傳播途徑可從聲源和接受器位置的選擇，增加傳播距，隔聲吸聲消聲等手段入手。 用構(gòu)件將噪聲源和接收者分開(kāi)，隔離空氣聲的傳播從而降低噪聲的方法稱為隔聲。這種構(gòu)件就是隔聲結(jié)構(gòu)，隔聲結(jié)構(gòu)主要有單層結(jié)構(gòu)和由單層構(gòu)件組成的雙層結(jié)構(gòu)以及輕質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)等。為了降低柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)所傳播的噪聲，可以在機(jī)組表面粘貼約束阻尼或使用隔聲罩。在機(jī)艙結(jié)構(gòu)允許的條件下，可在機(jī)組部分直接安置1只散熱通風(fēng)輕型鋼結(jié)構(gòu)組合式的通風(fēng)隔聲罩。隔聲罩用來(lái)阻隔主機(jī)向外輻射噪聲，它能適用各種不同條件以環(huán)境下對(duì)各類機(jī)械噪聲的控制。隔聲罩的實(shí)際隔聲效果除取決于結(jié)構(gòu)及理論隔聲量外，還與罩內(nèi)壁材料的平均吸聲系數(shù)有著密切關(guān)系。如果對(duì)隔聲罩的內(nèi)壁進(jìn)行吸聲工藝處理，即在內(nèi)表面附上一層超細(xì)玻璃棉層，其實(shí)際隔聲效果將明顯提高，一般說(shuō)來(lái)，隔聲罩的實(shí)際隔聲量約為20一40dB。 吸聲是指聲波撞擊到吸聲材料表面后能量損失的現(xiàn)象，吸聲可以降低室內(nèi)聲壓級(jí)。若機(jī)艙內(nèi)的聲源經(jīng)過(guò)聲波的多次反射，則噪聲級(jí)較同樣的聲源在露天的噪聲級(jí)為高，可增高十幾分貝。由于機(jī)艙內(nèi)混響聲十分嚴(yán)重，特別是多臺(tái)機(jī)組 (包括推進(jìn)主機(jī)和柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組)同時(shí)工作是尤其如此，因此有必要在機(jī)艙內(nèi)粘貼吸聲材料?？梢圆捎娩X合金微穿孔板材料，因?yàn)槲⒋┛装逦暯Y(jié)構(gòu)具有清