中文摘要：

本项目研究在有限水深和有航速情况下，运用舰船运动辐射问题的格林函数来计算舰船结构声辐射，建立一种系数矩阵与激励频率无关，且能够考虑自由表面、海底和航速对声辐射影响的边界元方法，并将该方法在状态空间内与结构有限元方法耦合，形成在复杂边界条件下完整的水下结构振动与声辐射的数值计算和模态分析方法。在该方法基础上，分析水下结构振动模态间的耦合对结构声辐射的影响，并根据此耦合的特性对水下结构振动声辐射的模态控制进行研究。再采用所创建的模型对控制系统的模型降阶、可控性与可测性、稳定性进行深入地分析和研究。本项目研究将极大地丰富水下结构振动与声辐射及其控制的现有理论，并对舰船结构振动与声辐射提供准确、实用的预报和控制方法，使所设计和建造的舰船成为"安静型"舰船。

结论摘要：

水下结构振动声辐射的数值计算和模态分析及模态控制对舰船结构振动声辐射的预报和控制具有重要意义。本项目对采用双互易边界元方法进行水下结构声辐射计算和声场模态分析进行了探讨，提出了消除常规声学边界元方法中系数矩阵元素频率依赖性的方法，完成了复杂边界条件下水下结构声辐射的计算、结构声场的模态分析和结构声辐射的快速计算。基于与激励频率无关的边界元系数矩阵，采用状态空间有限元/边界元耦合方法完成了水下结构振动声辐射的模态分析，并进一步基于能量流守恒模型降阶法完成了水下任意三维复杂结构振动声辐射的模型降阶和模态参数识别，可计算流体加载下结构的振动固有频率、模态振型和声辐射模态阻尼比等，直接为水下结构的动态性能设计提供依据，并可通过计算或实验使用无矩阵算法得到相应的降阶模态模型，从而使得已发展得较为成熟的不考虑流体加载的模态控制方法和技术可以直接用于水下结构振动声辐射的控制。本项目研究成果为舰船等水中结构的动态性能设计提供了分析手段和参考依据，并为水下结构振动声辐射的模态分析和控制提供了新的方法和思路。