船舶潛浮圓柱殼結構聲：振機理

目錄
第1章 緒論 1
1.1 概述 1
1.1.1 研究背景 1
1.1.2 國內外研究進展 2
1.2 研究思路及研究內容 9
1.2.1 研究思路 9
1.2.2 研究內容 10
第2章 圓柱殼聲-振耦合中的附連水質量方法 12
2.1 引言 12
2.2 圓柱殼的聲-固耦合模型 12
2.2.1 研究對象 12
2.2.2 圓柱殼振動分析 13
2.2.3 聲場分析 13
2.2.4 聲-振連續(xù)條件 14
2.2.5 聲場-圓柱殼耦合振動方程 14
2.3 模態(tài)附連水質量 15
2.3.1 速度勢 15
2.3.2 流體動能 16
2.3.3 模態(tài)附連水質量 17
2.4 算例分析 17
2.4.1 數(shù)值模型參數(shù) 17
2.4.2 殼體邊界條件 17
2.4.3 方法驗證 18
2.4.4 模態(tài)附連水質量的模態(tài)分布 19
2.4.5 殼體邊界條件對水下圓柱殼模態(tài)附連水質量的影響 20
2.5 本章小結 22
第3章 潛態(tài)圓柱殼聲-振模型與計算分析 23
3.1 引言 23
3.2 聲場-圓柱殼耦合振動分析 23
3.2.1 研究對象 23
3.2.2 流體靜壓 24
3.2.3 計及流體靜壓效應的殼體振動方程 24
3.2.4 靜壓-固有頻率關系及彈性臨界載荷預報 25
3.3 存在自由液面的半空間內聲場分析 28
3.4 流場-圓柱殼的耦合自由振動模型 30
3.4.1 聲場-圓柱殼耦合系統(tǒng)的特征方程 30
3.4.2 模態(tài)附連水質量 31
3.5 圓柱殼的受迫振動模型 31
3.5.1 外激勵力 31
3.5.2 流體聲載荷 32
3.5.3 聲場-圓柱殼耦合系統(tǒng)受迫振動方程 32
3.5.4 輸入能量流 33
3.6 圓柱殼的聲輻射模型 33
3.6.1 輻射聲功率 33
3.6.2 遠場輻射聲壓 34
3.7 算例分析 36
3.7.1 自由振動特性 36
3.7.2 輸入能量流特性 51
3.7.3 聲輻射特性 55
3.8 本章小結 64
第4章 淺海圓柱殼聲-振性能計算與分析 66
4.1 引言 66
4.2 剛性底面對水下圓柱殼聲-振特性的影響 66
4.2.1 研究對象 66
4.2.2 結構振動分析 67
4.2.3 剛性底面處的聲學邊界條件 67
4.2.4 存在剛性底面的半空間聲場分析 67
4.2.5 剛性底面附近圓柱殼的自由振動特性分析 68
4.2.6 剛性底面附近圓柱殼的輸入能量流和輻射聲功率 79
4.3 有限深度水域中的聲場分析 84
4.3.1 研究對象 84
4.3.2 聲學邊界條件分析 84
4.3.3 聲場分析 84
4.4 圓柱殼的自由振動特性分析 86
4.4.1 有限深度水域中圓柱殼的自由振動模型 86
4.4.2 有限深度水域中圓柱殼的模態(tài)頻率特性 87
4.5 圓柱殼的輸入能量流和輻射聲功率分析 97
4.5.1 有限深度水域中圓柱殼的受迫振動模型 97
4.5.2 有限深度水域中圓柱殼的輸入能量流和聲輻射特性 98
4.6 本章小結 105
第5章 半浸狀態(tài)圓柱殼聲-振耦合處理技術 106
5.1 引言 106
5.2 模型介紹 106
5.3 耦合聲-振方程 106
5.3.1 圓柱殼振動方程 106
5.3.2 流體聲載荷 108
5.3.3 外力 109
5.3.4 耦合振動方程 109
5.3.5 遠場輻射聲壓 110
5.4 數(shù)值計算 112
5.4.1 截斷項數(shù)選取的討論 112
5.4.2 算法驗證 115
5.4.3 遠場輻射聲壓 116
5.4.4 不同激勵位置下圓柱殼結構的輻射聲場 117
5.4.5 不同方位角θ處半浸圓柱殼結構的輻射聲場 121
5.5 半浸狀態(tài)下圓柱殼聲輻射快速算法及輸入功率流分析 123
5.5.1 聲輻射快速預報方法 124
5.5.2 輸入功率流分析 130
5.5.3 數(shù)值計算及討論 131
5.6 本章小結 132
第6章 圓柱殼-流場的部分耦合聲-振技術與算法 134
6.1 引言 134
6.2 理論推導 134
6.2.1 部分浸沒工況的物理模型 134
6.2.2 部分浸沒工況下聲學邊界條件的處理 135
6.2.3 系統(tǒng)控制方程的建立 136
6.2.4 部分浸沒工況下聲-固耦合交界面速度連續(xù)條件的處理 138
6.2.5 控制方程的求解 139
6.2.6 部分充液工況 140
6.3 部分浸沒工況數(shù)值分析 141
6.3.1 方法的收斂性分析 141
6.3.2 方法的適用范圍分析 142
6.3.3 自由振動的準確性驗證 144
6.3.4 受迫振動的準確性驗證 145
6.3.5 聲場的準確性驗證 146
6.4 部分充液工況數(shù)值分析 146
6.4.1 方法的收斂性分析 146
6.4.2 方法的適用范圍分析 147
6.4.3 自由振動的準確性驗證 149
6.4.4 受迫振動的準確性驗證 149
6.4.5 聲場的準確性驗證 150
6.5 本章小結 151
第7章 一般浮態(tài)圓柱殼的聲-振耦合性能 152
7.1 引言 152
7.2 殼體振動理論模型 152
7.3 遠場聲輻射理論模型 156
7.4 方法驗證 158
7.4.1 方法收斂性分析 158
7.4.2 自由振動及受迫振動準確性分析 158
7.4.3 聲場準確性分析 161
7.5 浮態(tài)圓柱殼聲-振性能研究 162
7.5.1 模態(tài)分析 162
7.5.2 特征深度對固有頻率的影響 165
7.5.3 特征深度對聲輻射性能的影響 166
7.6 部分充液狀態(tài)下有限長圓柱殼自振特性研究 167
7.6.1 部分充液圓柱殼理論模型 167
7.6.2 準確性分析 169
7.6.3 部分充液與部分浸沒工況下固有頻率的對比分析 170
7.7 內、外流體介質均與圓柱殼結構部分耦合工況 174
7.8 本章小結 176
第8章 碼頭系泊狀態(tài)下圓柱殼聲-振性能 177
8.1 引言 177
8.2 理論分析 177
8.2.1 模型簡介 177
8.2.2 聲-振控制方程 178
8.2.3 聲邊界的處理 178
8.2.4 聲-固耦合邊界的處理 180
8.2.5 控制方程的求解 181
8.3 數(shù)值分析 181
8.3.1 收斂性分析 182
8.3.2 準確性分析 182
8.4 碼頭系泊狀態(tài)下圓柱殼振動性能分析 184
8.4.1 碼頭壁面及海底邊界對受迫振動的影響 184
8.4.2 剛性邊界對固有頻率的影響 186
8.4.3 碼頭系泊狀態(tài)下圓柱殼周向模態(tài)振型研究 187
8.5 考慮內流場影響的碼頭系泊圓柱殼模型 189
8.6 考慮海底為吸聲邊界時自振特性分析 190
8.6.1 考慮海底為吸聲邊界時碼頭系泊圓柱殼理論模型 190
8.6.2 不同海底類型對固有頻率的影響 191
8.6.3 圓心到海底吸聲邊界距離D3對固有頻率的影響 192
8.7 碼頭系泊狀態(tài)下縱橫加筋圓柱殼自振特性分析 193
8.8 本章小結 196
第9章 有限水域有限長圓柱殼振動特性試驗研究 197
9.1 引言 197
9.2 試驗模型 197
9.2.1 試驗選材 197
9.2.2 傳感器布置方案 197
9.2.3 試驗模型 197
9.3 試驗環(huán)境影響因素分析 202
9.3.1 端板的影響 202
9.3.2 流體靜壓的影響 202
9.3.3 傳感器質量的影響 203
9.4 試驗測量方案 204
9.4.1 試驗原理 204
9.4.2 試驗裝置 204
9.4.3 試驗測量步驟 204
9.5 試驗數(shù)據(jù)分析 206
9.5.1 相干函數(shù)分析 206
9.5.2 頻響函數(shù)分析 206
9.5.3 理論計算結果與試驗結果的對比分析 207
9.5.4 潛深對有限深度水域中圓柱殼固有振動特性的影響 208
9.6 本章小結 209
第10章 總結與展望 210
10.1 本書主要工作與創(chuàng)新 210
10.1.1 本書主要工作 210
10.1.2 主要創(chuàng)新 211
10.2 研究展望 212
參考文獻 213