高速艇水下声辐射全频段仿真预报开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

所谓高速艇[1][2]，即是指在第二次世界大战前后兴起的一些航速高而排水量较小的军用或民用船舶。因其具有高速、机动、灵活的特点，故广泛应用于军事。高速艇的军事应用方面主要体现在：登陆、巡逻、反潜、扫雷、后勤运输、护卫、特种作战、侦查监视等。在高速艇的应用和研制方面，世界各国都十分重视，投入了大量资金和人力物质资源。

就目前而言国内外学者对于高速艇的船型设计优化、减阻机理方法、推进装置设计优化、运动预报仿真、结构强度计算、数字智能化等领域的研究比较多而且比较深入，但是在水下声辐射领域的研究较少。高速艇广泛地应用于军事且作为现代舰船的一种发展趋势，其声隐身性就显得尤为重要，因此急需加强对于高速艇的水下声辐射的研究。对于军用高速艇而言，辐射噪声不仅会使得自身暴露，而且可能影响声呐等机器设备的使用；而对于民用高速艇而言，噪声辐射对于海洋生物的生长、繁衍等会产生巨大的影响。所以高速艇声辐射是高速艇设计时就需要考虑的重要问题。而实验费用高，难度大，且有一些不确定性，而随着计算机技术的大力发展，许多计算软件出现，为声辐射的仿真预报提供了条件。因此，高速艇的声辐射仿真预报的研究具有重要的工程价值和军事意义[1][3][4]。

目前国内外对于舰船水下声辐射主要是通过数值方法进行仿真预报。主要包括有限元法、边界元法、和统计能量法等[5-21]。有限元边界元法存在计算量大的问题，一般仅适用于低频问题。在高频段一般采用统计能量法，而在中频段则采取有限元与统计能量的杂交方法[3][16]。1995年giordan[8]通过状态空间的有限元/边界元耦合方法求解得到流体加载下结构的固有振型和频率，从而实现水下声辐射和振动的模态分析。之后，李贤徽和黎胜[3]直接构造出流固耦合系统的降阶模型，成功解决水下结构的复模态分析问题。缪旭弘[9][19]等利用有限元abaqus软件，使用声固耦合算法研究水下噪声辐射问题，通过与模型实验数据的对比证明了该方法的有效性。1995年lyonrh[11]总结之前的研究成果，提出了统计能量分析法。欧礼坚[12]等基于vaone，采用能量统计法对某船舱室噪声进行了仿真和预报，并与实测值进行对比，验证了基于vaone的统计能量法的可行性。李晓明[13]等在vaone中建立sea模型，计算中高频段水下辐射噪声，并与实船测试进行对比，验证了该方法的准确性。

2. 研究的基本内容与方案

本设计题目旨在了解结构振动与声辐射基本原理的基础上，通过相关有限元、边界元以及统计能量法软件，对高速艇水下声辐射全频段仿真预报方法进行研究。在整个毕业设计过程中，先是经过调研，查阅文献、互联网和平时积累的资料等，对结构振动与声辐射仿真研究现状有一定了解，通过对振动和声辐射理论学习和相应的仿真计算软件的学习，建立高速艇相应有限元、边界元、统计能量模型，进行振动和声辐射仿真计算，最后书写相应的报告书。

低频段仿真步骤如下：

1.在patran中建立高速艇有限元模型，anasys生成bdf文件。

3. 研究计划与安排

第一周：调研、查资料和文献，进行英文翻译，撰写开题报告（设计目的意义字数不少于800字，基本内容和技术方案不少于400字）；

第二周：学习有限元、边界元、统计能量法相应理论，上传开题报告；

第三周：学习使用相应仿真计算软件；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]恽良,彭桂华.我国高速艇发展历史浅析[j].造船技术,1990,07:1-6.

[2]廖又明.高速艇的发展与现状[j].造船技术,1993,12:1-4 10.

[3]黎胜.结构振动声辐射的数值分析方法和优化设计研究进展[a].中国造船工程学会、船舶震动噪声重点实验室.第十五届船舶水下噪声学术讨论会论文集[c].中国造船工程学会、船舶震动噪声重点实验室:,2015:10.