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采用结构有限元耦合流体边界元的附加质量附加阻尼算法,对具有不同数量纵桁的加筋环肋圆柱壳水下振动与声辐射噪声进行了数值计算,并对数值计算结果进行了初步的比较和分析,讨论了纵桁的数量对圆柱壳水下振动与声辐射的影响。结果表明:纵桁对圆柱壳水下的减振降噪有较好的效果,并且纵桁的数量越多,减振降噪效果越好,但增加纵桁的数量也相应增加了艇体的重量,在潜艇结构设计时须在降噪及艇体重量间综合权衡。
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DOI :10 .3969/
j
.issn .1009‐3486 .2012 .02 .019
纵 桁 对 环 肋 圆 柱 壳 体水 下 振 动 与 声 辐 射 的 影 响
收稿日期 :2011‐07‐10 ;修回日期 :2011‐09‐30 。
作者简介 :王路才(1986 - ) ,男 ,博士生 ,主要研究方向为舰艇隐身技术 ,E‐mail :wanglucai1@ 163 .com 。
王路才 ,周其斗 ,纪 刚
(海军工程大学 船舶与动力学院 ,武汉 430033)
摘 要 :采用结构有限元耦合流体边界元的附加质量附加阻尼算法 ,对具有不同数量纵桁的加筋环肋圆柱壳
水下振动与声辐射噪声进行了数值计算 ,并对数值计算结果进行了初步的比较和分析 ,讨论了纵桁的数量对圆
柱壳水下振动与声辐射的影响 。 结果表明 :纵桁对圆柱壳水下的减振降噪有较好的效果 ,并且纵桁的数量越
多 ,减振降噪效果越好 ,但增加纵桁的数量也相应增加了艇体的重量 ,在潜艇结构设计时须在降噪及艇体重量
间综合权衡 。
关键词 :流固耦合 ;振动 ;辐射噪声 ;圆柱壳
中图分类号 : U661 .1 文献标志码 : A 文章编号 :1009 - 3486(2012)02 - 0087 - 06
Effect of longitudinal beams on acoustic radiation of cylindrical shell
WANG Lu‐cai ,ZHOU Qi‐dou ,JI Gang
(College of Naval Architecture and Power ,Naval Univ .of Engineering ,Wuhan 430033 ,China)
Abstract : An approach to combining finite element with boundary element method was adopted to cal‐
culate the underwater vibration and acoustic radiation from a ring stiffened cylindrical shell with longi‐
tudinal beams different in number .The effect of the longitudinal beams on the cylindrical shell was
analyzed by comparing the numerical results .The results show that longitudinal beams can reduce the
cylindrical shell′s vibration and acoustic radiation .The more longitudinal beams are used ,the more
vibration and acoustic radiation are reduced .This provides references for designing acoustic configura‐
tion of a submarine .But its weight also increases with more longitudinal beams added to cylindrical
shell ,which should be considered in designing a submarine′s configuration .
Key words : fluid‐structural interaction ;vibration ;acoustic radiation ;cylindrical shell
舰艇的水下减振降噪对于其隐身性能具有非常重要的意义 ,而作为潜艇典型结构形式的环肋圆柱
壳 ,其水下振动和声辐射一直是振动与噪声领域研究的热点
[1 - 2]
。 文献[3]从 Sanders‐Koiter 壳方程出
发 ,提出了水下两端带平板的有限长加筋圆柱壳的分析模型 。 文献[4]采用将结构和流体方程的解表示
为真空中无筋圆柱壳模态解之和的方法 ,系统地研究了有限长加环肋圆柱壳体的声辐射性能 ,得到了有
限长加筋圆柱壳的辐射声功率 、均方法向速度和辐射效率的理论值 。 文献[5]以一种半解析法为基础 ,
分别独立地建立了圆柱壳和加强筋的线性方程组 ,获得了求解固有频率的特征方程和振型方程 。 文献
[6]采用 FEM /BEM 方法探索了环向加筋的高度 、宽度以及数目对平底圆柱壳的辐射功率 、辐射效率 、
法向声强和声场指向性的影响规律 ,指出环筋数目的增加使激励点辐射声压和法向声强峰的数目明显
减少 ,使辐射声功率明显低于无筋圆柱壳的辐射声功率 ,辐射效率随环筋数目的增大而增大 。 文献[7]
根据模态分析法 ,推导了水中有限长纵向加肋圆柱壳体的耦合振动方程 ,指出纵向加肋对水中圆柱壳体
表面平均振动速度有抑制作用 ,但没讨论纵向肋骨的数量对圆柱壳体振动与声辐射的影响 ,且其比较对
第 24 卷 第 2 期
2012 年 4 月
海 军 工 程 大 学 学 报
JOURNAL OF NAVAL UNIVERSITY OF ENGINEERING
Vol .24 No .2
Apr .2012
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