随着船舶设计与建造对适居环境要求的不断提高,船舶动力装置及机电设备的结构振动及结构声传递所引起的二次声辐射开始受到越来越多的工程与技术人员的关注。本课题结合有限元法与波分析法的优势,提出了一套半解析半数值的结构动力学分析方法,对结构声在复杂船舶结构中的传递规律进行理论分析,研究结构声在接合处的透射及反射能量随结构参数变化大的规律。然后根据理论分析得出的规律,提出新型的阻波手段,抑制结构声能量在船体结构中无衰减地传递,并研究阻波元件参数对结构声传递损失的影响。课题还通过简化模型的实验研究进一步论证理论分析的正确性,通过误差分析,对理论模型进行修正。课题的研究成果一来可以在船舶设计阶段指导声学设计,使工程技术人员优化船舶结构减少结构声传递的影响;二来可以对已建成存在振动噪声问题的船舶采取相应的"补救措施"改善船员适居环境。
structure-borne sound;finite wave approach;wave blocking menthods;similar experiment for structure-borne sound;
船舶结构声传递及抑制对改善船舶适居环境有着重要的意义。本课题针对船舶结构声的传递规律及相应的阻波技术进行了系统的研究。课题组通过对现有方法的调研和整理,结合有限元法与波分析法的特点,提出了一种全新的用于计算结构声传递及分布的“有限—波”分析法。并且将该方法应用到结构声在典型船舶结构中传递规律的研究,通过数值计算分析了各类参数,包括几何、物性及边界条件等参数对结构声能量传递的影响。然后通过简化模型试验和实船测试,一方面验证了所提出的新方法的有效性,另一方面也对结构声相似实验的可行性进行了初步的论证。理论分析、数值计算及实验研究的结果,课题组进一步开展了该方面的应用研究。在声学预报方面,提出了一个船舶结构声衰减的快速预报公式,可用于船舶早期声学设计。在轴系振动计算方面,提出了一种将离散子系统和连续子系统相结合的混合建模方法,克服了传统轴系振动计算的一些局限性。在减振降噪方面,提出了若干针对船舶结构声的阻波方法,研制了型新的隔振设备。本课题的研究不仅为船舶结构声传递的基础理论研究提供了全新的分析方法,也为船舶的声学设计及实际工程中船舶结构振动的控制提供了有效的解决方法。