某船舶结构声学设计技术与探讨.pdfVIP

某船舶结构声学设计技术探讨 肖英龙，王国治，方媛媛 (江苏科技大学振动噪声研究所，江苏镇江212003) 摘要：以某船舶的噪声振动控制为目的，探讨了船舶结构声学设计技术。针对某船舶机舱结构，在初步设计的基础 上，运用FEM／BEM方法，计算得到船舶结构的振动响应和水下辐射噪声声压级。通过调整机舱段结构参数，以避 免船体结构共振的发生，对比了不同设计方案下的振动与噪声，从而确定了低噪声设计方案。模型试验表明，振动 传递特性的计算值与试验值有很好的一致性，所建立的船舶振动噪声预报模型是可信的。 关键词：船舶；声学设计；振动传递：噪声控制 中图分类号：u66l。44文献标识码：A l引 言 在船舶设计的最早阶段就要考虑声学方面的要求，这是船舶结构声学设计的基本原则【¨。如果 在船舶设计的早期阶段就能将涉及声学的各种要求，体现在具体的船舶结构设计中，则可用较少的 费用获得较好的降低振动和噪声级的效果。 船体结构辐射噪声的分布规律与结构表面振动速度有密切关系，而结构表面振速的量级与分布， 在一定的激励力下，主要取决于结构本身的振动响应特性。利用模态分析识别结构固有特性，找出 主导模态，调开船体结构振动共振频率，可以达到降低噪声的目的。 2基本理论 根据振动模态理论‘21，船舶作为一个多自由度的振动系统，在其内部基座尹点激励下的外板Z点 振动响应为： ㈣ 一妒={耕耥+糕p 式中，F为设备在其基座处产生的激励载荷。五为复模态频率，沙。为复振型，它们与船体结构的复 模态质量口，，复模态刚度足，以及复模态阻尼C，有关，反映了船舶的质量分布、结构刚度与材料阻 尼。传递导纳巩(国)被定义为，点的响应与p点的激励力之比，反映的是单位激励力所导致的舱段 壳体的振动。传递导纳的峰值频率与模态频率相关，幅值大小取决于船舶的振动模态特性。因此， 可将传递导纳作为评价振动传递特性的方法。 结构的辐射噪声取决与辐射表面振动与结构转移振动能量传递到其它周围介质的能力。关于振 动结构的水下声辐射，借助于声辐射效率的概念，估算辐射声功率可以用下式表示【3】： ％=脚仃删矿2 (2) 式中：％为辐射声功率；p为流体密度；c为流体介质中的声速；V为结构表面振动速度；S为水 下结构辐射的表面积；仃耐为该辐射面上的声辐射效率。 结合声功率、声强和声压的关系，可以进一步求的辐射噪声声压。距离船体，．米处的声压尸与 船舶机械振动问的关系【4】为： 尸=莎=割√事 (3) 水下声辐射的计算结果与具体舱段的外形、尺寸、外板厚度、内部肋骨及肋间距等参数有关。 3有限元建模及结构振动噪声分析 3．1船体舱段的有限元模型 以某船舶为研究对象，建 立了整船的有限元模型，包括 船体外壳、甲板、舱壁，基座 以及动力设备。其中外壳、舱 壁以及基座结构采用sHELL 单元，肋骨和各类加强筋采用 BEAM单元，动力设备采用 SOLID单元。整个船体共包括 33265个有限元单元，26674 个节点。图l给出了整个船体 图l船舶有限元模型中的机舱段 模型中的机舱段。 3．2舱段结构振动响应及辐射噪声分析 O 0 0 0 … 0 -一一 屯门q七书o0 0 _1_]n≮ ^N。∞＼E_Iiu。I．∞≈v《赵艘[1段 cP母0