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1. 研究目的与意义（文献综述）
水下航行器（如鱼雷、潜艇）的隐蔽性是其在海战中发挥先发制人的重要作用，因此对水下航行器声振特性的研究引起各国学者的重视。各国学者首先把水下航行器简化为轴对称的圆柱壳体，至今为止在对轴对称圆柱壳声振特性的研究已经相对比较成熟。圆柱壳结构在船舶与海洋工程、航天航空、石油开采、管道输送等工业领域得到广泛引用，如潜艇的耐压壳体，海底的输油管道都是圆柱壳结构，国内外学者对圆柱壳的静动态特性进行大量而深入的研究，目前，降噪减振处理有两个主要途径：一方面是对噪声源进行降噪处理，通过合理的设备结构设计，减少各设备结构的自身振动，从而减少噪声辐射的大小；另一方面，在噪声传播途径上隔离和吸收噪声，从而减少噪声向外界的辐射能量。然而随着科技的发展和进步，出现了各种反潜探测手段和反潜武器装备，这就对水下航行器的声隐身性提出了更高要求。鉴于此，国学者开始对更接近于水下航行器的非轴对称壳体展开了进一步研究。针对非圆截面柱壳，理想圆柱壳的声振分析方法能否继续适用，这类结构的声振特性与理想圆柱壳的声振特性是否一致，这也是近代研究的热点。椭圆柱壳已应用于潜器、航天航空、管道输送等领域，相比于圆柱壳结构，它在潜器、航天航空、管道输送等领域具有更大优势，更加有利于空间的合理利用。
国内外学者研究现状：倪樵、艾国庆[1]等利用有限元/边界元法分析深水中复合材料椭圆柱壳的声辐射。首先利用有限元分析壳体得受迫振动，然后提取壳体表面（耦合面）数据，作为声场分析的边界条件并计及流固耦合作用，从而可用边界元计算壳体的辐射功率以及壳体表面、近场和远场声压，结果表明系统的耦合振动对于其辐射身场具有重要影响。为了探究不同激励对椭圆柱壳声振特性的影响规律，石焕文[2]等通过两端分别带有类似锥形和类似半球形封盖的椭圆柱壳模型，通过有限元/边界元方法探究了不同激励（轴向力、径向力和轴向力矩）和模型结构参数（厚度、椭圆度）对模型声振特性的影响规律。结果表明：三种不同类型激励的情况下，轴向力矩激励对模型平均表面振速的影响最大，轴向力激励模型的辐射声功率的影响最大。当激励类型相同时模型壳体的厚度增加只对轴向力激励时的声振特性有明显的降低效果。模型椭圆度的改变对三种激励时的声振特性的影响规律较为复杂。肖静[3]研究分析了国内外现状，认为研究水下敷设阻尼层的非圆柱壳的声辐射效应同样具有重要意义，着重研究了以下几个方面1、从理论推导出水下敷设自由阻尼层的非圆壳体在受激励下的振动控制方程。2、运 用helmholz方程和neumann边界条件给出辐射声压表达式，代入非圆柱壳的振动方程中，最后求解了椭圆柱壳的声振耦合方程。3、数值模拟中， 采用有限元软件ansys先做结构模态分析，再将网格和模态信息导入到sysnoise中，求解出结构受纵向简请激励力时结构的声辐射效率和声功率。比较了自由阻尼层的复刚度、厚度对声辐射效果的影响。fuller[4]研究了浸没在流场中无限长薄圆柱壳的声辐射特性。利用壳体和流体的耦合条件基于波传播分析方法计算了声场中的声强，发现辐射声场沿轴向变化非常明显。徐慕冰[5]探讨了充液圆柱壳和浸没在流场中的圆柱壳的振动波传播问题，求取了从低阶到高阶各周向模态的频散曲线，按轴向波数的范围采取不同的数值的方法来求解频散方程。sewall[6]则对椭圆柱壳的自由振动特性进行了实验研究，发现最大椭圆度的椭圆柱壳的固有频率比圆柱壳下降了近40％。shirakawa[7]则采用退化思想，将椭圆柱壳退化为四段圆柱壳的组合，通过连续性条件建立椭圆柱壳的振动方程，该方法为求解椭圆柱壳提供了一种新思路，但精度较低。feinstein[8]等对轴压作用下两端刚固的椭圆柱壳的稳定性进行了实验研究，发现椭圆柱壳的理论值和实验值之间的偏差与圆柱壳类似。陈浩森[9]等发现以往的文献，当分析流场中圆柱壳的声振特性时，往往将流场简化为理想状态，忽略了粘性的影响。以浸没在粘性流场中的无限长弹性薄圆柱壳为研究对象，研究了流体粘性对频散特性的影响规律。推导出粘性流场中无限长圆柱壳耦合系统的动力方程和特征方程，然后运用数值方法求解，最终得到其频散特性曲线。汤渭霖[10]等研究水下有限长加环肋圆柱壳体的振动和声辐射问题。wang[11]应用了ritz函数法研究了真空中加环肋圆柱壳的自由振动问题，详细讨论了肋骨数目、截面尺寸、偏心度以及肋骨位置等参数对环肋圆柱壳固有频率的影响。骆东平[12]等利用有限差分法研究了环肋圆柱壳的自由振动特性。详细的讨论了环肋尺寸、肋骨偏心度以及内外静压力对固有频率的影响。miller[13]研究了环肋圆柱壳的振动问题，肋骨的不对称性对振动频率的影响，这种不对称性直接导致转动惯量的偏差。
2007年，邹时智，黄玉盈[14]等人根据类柱壳谐振控制方程变现为一阶常微分矩阵方程形式和傅立叶级数展开，提出了种新的矩阵方法。 针对矩阵方程中出现的变系数以及非齐次，采用扩容精细积分法，研究了两端简支的环肋加强结构的非圆柱壳在简谐外力激励下的稳态响应。将柱壳元和环肋元的一阶的微分控制方程组加以系数矩阵常数化与齐次化，通过对环肋加强椭圆柱壳稳态响应的数值计算，定量研究了外激励频率对壳体应力和位移的影响规律。klosner[15] 基于love壳体理论，采用摄动法(将椭圆度作为摄动参数)对两端简支椭圆柱壳的自由振动特性进行了研究，虽然该方法还存在很多不足之处，难以求解大椭圆度壳体且存在一定程度的漏洞，但其为椭圆柱壳的研究开辟了思路。2007年，严谨[16]采用波传播方法，讨论了外部敷设粘弹性自由阻尼材料的无限长圆柱壳在流场中受径向简谐激励的振动功率流。用复模量形式计及粘弹性阻尼的损耗因子，研究了自由阻尼圆柱壳在外激励作用下的输入功率流和沿壳体传播的功率流。结果表明粘弹性阻尼层可以明显降低激振力输入壳体的功率流，加快振动波在结构内的衰减。严谨采用这种方法讨论了外部敷设粘弹性自出阻尼材料的无限长圆柱壳在流场中的辐射声功率。结果表明了粘弹性阻尼层可以有效降低结构的辐射声功率，具有较好的隔振效果。
2. 研究的基本内容与方案
2.1研究内容
（1）调研分析水下椭圆柱壳声振分析方法及理论：在实际工程应用中，很多椭圆柱壳是和流场相互耦合的，因此，有必要研究椭圆柱壳流场耦合系统的声振特性。
（2）水下椭圆柱壳声辐射特性分析：主要通过详细了解水下椭圆柱壳声辐射的特性和原理，建立有限元几何模型，根据仿真结果和计算，分析在水下椭圆柱壳的声辐射特性。椭圆柱壳体浸没在水中在振动过程中向流场中辐射声能，且壳体椭圆度、壳厚比等参数对壳体声辐射产生的影响
3. 研究计划与安排
3、进度安排
（1）第1-3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需技术方案及措施。确定方案，完成英文翻译、文献阅读报告及开题报告；
（2）第4—6周：查找并阅读文献，总结归纳国内外水下椭圆柱壳声辐射的研究现状，针对水下椭圆柱壳声辐射，详细分析其结构及工作原理，调研分析水下椭圆柱壳声振研究方法及理论。学习计算声学相关基础知识及软件的使用方法。完成有限元（fem）仿真，根据所建理论模型，对椭圆柱壳的理论模型进行仿真计算分析。利用ansys软件和virtual lab软件，进行有限元和声辐射的计算分析;
4. 参考文献（12篇以上）
4、阅读的参考文献不少于15篇（其中近五年外文文献不少于3篇）
[1]倪樵 ,艾国庆.深水中复合材料椭圆柱壳声辐射数值分析.华中科技大学报:自然科学版,2007,34（12）
[2]石焕文，杨凯，张玉海.不同激励对椭圆性壳声振特性的影响规律//第十届中国cae工程分析技术年会议论文集.
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