申请/专利权人：哈尔滨工程大学

申请日：2021-02-08

公开（公告）日：2023-03-14

公开（公告）号：CN112949124B

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F17/17;G06F119/06;G06F119/10

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.03.14#授权;2021.07.02#实质审查的生效;2021.06.11#公开

摘要：一种基于声压分解的水下圆柱壳低频声辐射预报方法，它涉及一种水下声辐射预报方法。本发明预报方法：a、建立圆柱壳有限元模型；b、获得各阶模态位移振型；c、得到该模态的辐射声功率和结构表面声压场；d、将各阶模态的相关数据储存于数据库；e、在有限元结构模型上施加与实际激励力类似的一般激励，得到结构表面声压；f、确定所述低频频段上的主辐射模态的阶次；g、测得圆柱壳结构表面实际振动的声压数据；h、获得主辐射模态的声压分解系数；i、利用步骤f求得主辐射模态的辐射声功率。本发明对水下圆柱壳的模态进行预计算和存储，结合实际水下圆柱壳表面声压的测量，可实现对水下圆柱壳低频辐射声功率的快速预报。

主权项：1.一种基于声压分解的水下圆柱壳低频声辐射预报方法，其特征在于该预报方法按以下步骤实现：a、建立圆柱壳有限元模型，计算圆柱壳结构真空条件下的模态并进行分析；b、获得各阶模态位移振型，导出各阶模态的结构表面法向位移场数据；c、基于有限元分析模型，对m，n阶模态以模态的结构表面法向位移场φnm作为位移边界，计算得到该模态的辐射声功率wnm和结构表面声压场pnm；其中，m表示圆柱壳周向模态号，n表示圆柱壳轴向模态号；d、根据模态的结构表面法向位移场φnm和结构表面声压场pnm，计算出m，n阶模态的自辐射阻抗Znmm， 并将各阶模态的自辐射阻抗Znmm，模态的辐射声功率wnm以及结构表面法向位移场φnm储存于数据库中；e、在有限元结构模型上施加一个与实际激励力类似的一般激励，进行试计算，得到结构表面声压p；f、根据步骤e得到的结构表面声压p以及数据库中各阶模态的自辐射阻抗Znmm，辐射声功率wnm以及结构表面法向位移场φnm，在低于第一阶谐振峰的低频频段上进行模态辐射声功率分析，确定所述低频频段上的主辐射模态的阶次；g、正式预报中，通过圆柱壳结构表面布置的有限测点可以测得圆柱壳结构表面实际振动的声压数据；h、根据公式4～7，以已储存的结构振动模态作为基底对圆柱壳结构表面实际的声压数据进行模态分解，利用模态正交分解法获得主辐射模态的声压分解系数；i、利用步骤f求得主辐射模态的辐射声功率，进而得到低于第一阶谐振峰的低频频段上的辐射声功率；其中，步骤d中结构表面声压可以分解成 其中，Pnm表示声压分解系数，p表示结构表面声压；以结构振动模态作为基底对表面声压和法向位移进行模态分解，相应的位移分解系数称为位移分解系数，相应的声压分解系数称为声压分解系数，关系式如公式2所示； 其中，Wnq表示n，q阶模态的位移分解系数，Pnm表示n，m阶模态的声压分解系数，Znmq表示n，q阶模态振动位移对n，m阶模态声压的贡献，称为辐射阻抗；q＝m称为自辐射阻抗，q≠m称为互辐射阻抗，由于互辐射阻抗《自辐射阻抗，忽略互辐射阻抗，公式2变形为Pnm＝WnmZnmm3，求出各阶模态的自辐射阻抗Znmm，设圆柱壳以n，m阶模态振动，步骤c中所述模态的结构表面声压场pnm分解为 两边同时乘以n，m阶模态φnm，并在整个圆柱壳结构表面积分获得公式5 根据模态正交性，不同阶模态乘积的表面积分为零，公式5变形为 经过换算，n，m阶模态的声压分解系数为 此时的n，m阶模态的位移分解系数wnm为1，其他阶模态的位移分解系数Wnq为0，忽略互辐射阻抗后，根据公式3计算出各模态的自辐射阻抗Znmm为 步骤f中确定所述低频频段上的主辐射模态的阶次按以下过程计算：利用实际振动中监测点记录的结构表面声压p分解为 根据模态正交性，n，m阶模态的声压分解系数为 此时各阶模态的辐射声功率为 通过各阶模态的辐射声功率与有限元直接计算结果对比，获得低于第一阶谐振峰的低频频段上的主辐射模态。

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权利要求：

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