[发明专利]局部敷声学覆盖层的双流域耦合三维声弹性试验验证方法

说明书

本发明公开了一种局部敷声学覆盖层的双流域耦合三维声弹性试验验证方法，涉及测试技术领域，该验证方法制作与双流域耦合三维声弹性模型对应的实物的双层平板模型并进行局部声学覆盖层的敷设构建得到试验模型，试验模型能够很好地体现双流域耦合以及局部敷设所带来的声振传递主要特征；根据对试验模型的干模态测试结果安装一批振动加速度传感器，然后可以布设到试验水域中进行流固耦合振动与水中声辐射的试验，从而可以有效地验证局部敷设声学覆盖层的双流域耦合三维声弹性模型，整体上形成为具有直接指导意义的局部敷设声学覆盖层的双流域耦合三维声弹性模型试验验证和校验评估技术，试验可操作性高、试验成本低。

技术领域

本发明涉及测试技术领域，尤其是一种局部敷声学覆盖层的双流域耦合三维声弹性模型试验验证方法。

背景技术

水下航行器表面通常会敷设声学覆盖层，用于降低声目标强度，抑制结构振动和水下声辐射。常见的声学覆盖层的厚度一般在数个厘米，内部具有规则排列的较大尺度(厘米级)的空腔，空腔呈圆柱形、圆台形或喇叭形等形状，这些空腔使声学覆盖层具有更好的吸、隔声性能。

对于双层壳水下航行器，其轻外壳内、外表面及耐压壳外表面均可敷设声学覆盖层，以此实现优化的多层次、组合式的降低声目标强度以及抑制结构振动和水下辐射噪声的效果。在实际工程中，壳体表面不同区域敷设的声学覆盖层会存在差异，且还可能存在部分裸露的区域(即部分表面没有或无法敷设声学覆盖层)。对于此类较复杂的声学覆盖层敷设方式，需要建立相应的计算方法用于评估声学覆盖层对降低双层壳水下航行器水下辐射噪声的定量效果；并在此基础上分析给出声学覆盖层的优化敷设方式。针对该实际问题，最近国内已经发展了任意敷设声学覆盖层的双流域耦合船舶三维声弹性理论和计算方法，可以实现下述情况的定量计算：轻外壳内、外表面及耐压壳外表面均可敷设声学覆盖层，可部分区域敷设、部分区域不敷设，各区域可敷设不同的声学覆盖层。有了计算方法之后，将开发出相应的计算软件，实现工程的实际应用。

模型试验是计算软件正确性与实用性验证的重要途径。针对任意敷设声学覆盖层的双流域耦合船舶三维声弹性计算问题，还需要相应的验证方法来支撑理论与技术的发展及推广应用。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种局部敷声学覆盖层的双流域耦合三维声弹性试验验证方法，本发明的技术方案如下：

一种局部敷声学覆盖层的双流域耦合三维声弹性试验验证方法，该试验验证方法包括：

根据双流域耦合三维声弹性计算方法建立双层壳水下航行器的声弹性干结构计算模型；

根据声弹性干结构计算模型设计双层平板模型，双层平板模型的内部设置有与形成外壳的外层板平行的内层板，内层板将双层平板模型的内部分隔为水密空腔和透水空腔，透水空腔处于外层板与内层板之间并与外部连通，外层板的外部形成为外流场，透水空腔形成为内流场，水密空腔内在内层板上安装有电磁激振机；

在双层平板模型的内层板与内流场所接触的表面以及外层板与外流场所接触的表面分别进行局部的声学覆盖层的敷设，局部敷设有声学覆盖层的双层平板模型构成试验模型；

采用电磁激振机进行激励，根据有限元模态分析结果选取结构的合适位置安装一批振动加速度传感器，将试验模型悬吊在空气中进行干模态测试；将干模态测试结果与计算结果进行比对，用于验证和修正相应的声弹性干结构计算模型；将安装有振动加速度传感器的试验模型吊放在试验水域中，并在试验水域中与试验模型间隔预定距离处设置水听器，根据振动加速度传感器和水听器采集到的信号对试验模型进行流固耦合振动试验与水中声辐射试验。