[发明专利]一种基于局部优化的大尺寸壳体结构中频声辐射预报方法

说明书

本发明公开了一种基于局部优化的壳体结构中频声辐射预报方法，先基于壳体结构的尺寸参数建立其结构模型；然后对结构模型划分网格，并基于网格模型对子系统进行划分，取模态数为3‑5的子系统为SEA子系统，建立SEA子系统中各子系统的边界耦合关系及结构周围的流体声学环境，再采用瞬态法获取SEA子系统高能量贡献子系统的中频模型参数；通过局部修正模型SEA子系统模型参数建立壳体结构声辐射模型功率平衡方程，获取更加精确的中频声辐射求解，本发明能在减少模型参数测试的同时提高辐射声场预报精度，可为舰艇减振降噪工作提供可靠依据，具有重要的理论意义及工程应用价值。

技术领域

本发明涉及机械减振降噪领域，具体为一种基于局部优化的大尺寸壳体结构中频声辐射预报方法。

背景技术

实现快速性是当前水下航器、船舶、飞机等大尺寸壳体结构装备的追求目标，不仅结构质量向轻量化发展，动力设备的功率亦越来越大，使得装备振动及辐射噪声问题日益突显，从而降低装备品质性能和使用性能。壳体结构装备声辐射的精确预报可充分揭示噪声声场分布，进而科学指导潜艇减振降噪，对于提高装备性能具有重要工程意义。大尺寸壳体装备的振动激励源具有幅值大和频谱宽的特点，声辐射预报需在宽频带内进行，采用单一的分析方法都不能得到有效的结果，在高频段通常采用Hybrid FE-SEA法预报结构辐射声场。而采用Hybrid FE-SEA法进行计算须对SEA子系统的模型参数进行估算，然而在实际工程问题中由于结构的复杂性和不规则性导致采用理论法估算SEA子系统模型参数存在较大的误差，因此需采用实验法获取SEA 子系统模型参数，但潜艇、船舶等壳体结构装备体积巨大、子系统数目众多使测量模型参数难度极大，因此只能采用理论法估算参数，导致中频辐射声场预报精度较低。

发明内容

针对大尺寸壳体结构中频声辐射的子系统划分困难及模型参数测试困难的问题，本发明的目的在于提出一种基于局部参数优化的大尺寸壳体结构中频声辐射预报方法，合理划分中频模型SEA子系统，局部少量测试子系统模型参数，在减少模型参数测试量的同时提高声辐射预报精度。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于局部优化的大尺寸壳体结构中频声辐射预报方法，包括以下步骤：

步骤1)、根据壳体结构的几何信息建立壳体结构的几何模型；

步骤2)，对壳体结构的几何模型进行网格划分得到壳体结构网格模型，基于壳体结构网格模型对壳体结构进行子系统划分得到多个子系统，取模态数为3-5的子系统的为SEA子系统；

步骤3)，建立各子系统的边界耦合关系与结构周围的流体声学环境，再采用瞬态法获取中频声辐射模型SEA子系统高能量贡献子系统的中频模型参数；

步骤4，通过局部修正中频模型中SEA子系统中频模型参数建立壳体结构中频声辐射模型结构响应方程，施加频率为相应中频段内的振动激励，求解壳体结构中频声辐射模型结构响应方程即可得到壳体结构辐射声场，实现大尺寸壳体结构中频声辐射预报。

进一步的，测量壳体结构的几何信息并对其进行结构分析，根据分析结果建立壳体结构的几何模型。

进一步的，步骤1)中几何信息包括结构中各个部件的几何形状及形位尺寸，结构分析对象包括承载件、振动传递件和质量件。

进一步的，子系统划分方法采用沿轴向划分子系统。

进一步的，采用瞬态衰减法获取高能量贡献子系统的内损耗因子：