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(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展 2
1.2 研究思路及研究?jī)?nèi)容 9
1.2.1 研究思路 9
1.2.2 研究?jī)?nèi)容 10
第2章 圓柱殼聲-振耦合中的附連水質(zhì)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(duì)象 12
2.2.2 圓柱殼振動(dòng)分析 13
2.2.3 聲場(chǎng)分析 13
2.2.4 聲-振連續(xù)條件 14
2.2.5 聲場(chǎng)-圓柱殼耦合振動(dòng)方程 14
2.3 模態(tài)附連水質(zhì)量 15
2.3.1 速度勢(shì) 15
2.3.2 流體動(dòng)能 16
2.3.3 模態(tài)附連水質(zhì)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(yàn)證 18
2.4.4 模態(tài)附連水質(zhì)量的模態(tài)分布 19
2.4.5 殼體邊界條件對(duì)水下圓柱殼模態(tài)附連水質(zhì)量的影響 20
2.5 本章小結(jié) 22
第3章 潛態(tài)圓柱殼聲-振模型與計(jì)算分析 23
3.1 引言 23
3.2 聲場(chǎng)-圓柱殼耦合振動(dòng)分析 23
3.2.1 研究對(duì)象 23
3.2.2 流體靜壓 24
3.2.3 計(jì)及流體靜壓效應(yīng)的殼體振動(dòng)方程 24
3.2.4 靜壓-固有頻率關(guān)系及彈性臨界載荷預(yù)報(bào) 25
3.3 存在自由液面的半空間內(nèi)聲場(chǎng)分析 28
3.4 流場(chǎng)-圓柱殼的耦合自由振動(dòng)模型 30
3.4.1 聲場(chǎng)-圓柱殼耦合系統(tǒng)的特征方程 30
3.4.2 模態(tài)附連水質(zhì)量 31
3.5 圓柱殼的受迫振動(dòng)模型 31
3.5.1 外激勵(lì)力 31
3.5.2 流體聲載荷 32
3.5.3 聲場(chǎng)-圓柱殼耦合系統(tǒng)受迫振動(dòng)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(yuǎn)場(chǎng)輻射聲壓 34
3.7 算例分析 36
3.7.1 自由振動(dòng)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(jié) 64
第4章 淺海圓柱殼聲-振性能計(jì)算與分析 66
4.1 引言 66
4.2 剛性底面對(duì)水下圓柱殼聲-振特性的影響 66
4.2.1 研究對(duì)象 66
4.2.2 結(jié)構(gòu)振動(dòng)分析 67
4.2.3 剛性底面處的聲學(xué)邊界條件 67
4.2.4 存在剛性底面的半空間聲場(chǎng)分析 67
4.2.5 剛性底面附近圓柱殼的自由振動(dòng)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(chǎng)分析 84
4.3.1 研究對(duì)象 84
4.3.2 聲學(xué)邊界條件分析 84
4.3.3 聲場(chǎng)分析 84
4.4 圓柱殼的自由振動(dòng)特性分析 86
4.4.1 有限深度水域中圓柱殼的自由振動(dòng)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(dòng)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(jié) 105
第5章 半浸狀態(tài)圓柱殼聲-振耦合處理技術(shù) 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(dòng)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(dòng)方程 109
5.3.5 遠(yuǎn)場(chǎng)輻射聲壓 110
5.4 數(shù)值計(jì)算 112
5.4.1 截?cái)囗?xiàng)數(shù)選取的討論 112
5.4.2 算法驗(yàn)證 115
5.4.3 遠(yuǎn)場(chǎng)輻射聲壓 116
5.4.4 不同激勵(lì)位置下圓柱殼結(jié)構(gòu)的輻射聲場(chǎng) 117
5.4.5 不同方位角θ處半浸圓柱殼結(jié)構(gòu)的輻射聲場(chǎng) 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(yù)報(bào)方法 124
5.5.2 輸入功率流分析 130
5.5.3 數(shù)值計(jì)算及討論 131
5.6 本章小結(jié) 132
第6章 圓柱殼-流場(chǎng)的部分耦合聲-振技術(shù)與算法 134
6.1 引言 134
6.2 理論推導(dǎo) 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(xué)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(dòng)的準(zhǔn)確性驗(yàn)證 144
6.3.4 受迫振動(dòng)的準(zhǔn)確性驗(yàn)證 145
6.3.5 聲場(chǎng)的準(zhǔn)確性驗(yàn)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(dòng)的準(zhǔn)確性驗(yàn)證 149
6.4.4 受迫振動(dòng)的準(zhǔn)確性驗(yàn)證 149
6.4.5 聲場(chǎng)的準(zhǔn)確性驗(yàn)證 150
6.5 本章小結(jié) 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(dòng)理論模型 152
7.3 遠(yuǎn)場(chǎng)聲輻射理論模型 156
7.4 方法驗(yàn)證 158
7.4.1 方法收斂性分析 158
7.4.2 自由振動(dòng)及受迫振動(dòng)準(zhǔn)確性分析 158
7.4.3 聲場(chǎng)準(zhǔn)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(duì)固有頻率的影響 165
7.5.3 特征深度對(duì)聲輻射性能的影響 166
7.6 部分充液狀態(tài)下有限長(zhǎng)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(zhǔn)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(duì)比分析 170
7.7 內(nèi)、外流體介質(zhì)均與圓柱殼結(jié)構(gòu)部分耦合工況 174
7.8 本章小結(jié) 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(jiǎn)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(zhǔn)確性分析 182
8.4 碼頭系泊狀態(tài)下圓柱殼振動(dòng)性能分析 184
8.4.1 碼頭壁面及海底邊界對(duì)受迫振動(dòng)的影響 184
8.4.2 剛性邊界對(duì)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(nèi)流場(chǎng)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(shí)自振特性分析 190
8.6.1 考慮海底為吸聲邊界時(shí)碼頭系泊圓柱殼理論模型 190
8.6.2 不同海底類型對(duì)固有頻率的影響 191
8.6.3 圓心到海底吸聲邊界距離D3對(duì)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(jié) 196
第9章 有限水域有限長(zhǎng)圓柱殼振動(dòng)特性試驗(yàn)研究 197
9.1 引言 197
9.2 試驗(yàn)?zāi)Ｐ?197
9.2.1 試驗(yàn)選材 197
9.2.2 傳感器布置方案 197
9.2.3 試驗(yàn)?zāi)Ｐ?197
9.3 試驗(yàn)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(zhì)量的影響 203
9.4 試驗(yàn)測(cè)量方案 204
9.4.1 試驗(yàn)原理 204
9.4.2 試驗(yàn)裝置 204
9.4.3 試驗(yàn)測(cè)量步驟 204
9.5 試驗(yàn)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(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比分析 207
9.5.4 潛深對(duì)有限深度水域中圓柱殼固有振動(dòng)特性的影響 208
9.6 本章小結(jié) 209
第10章 總結(jié)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?jiǎng)?chuàng)新 211
10.2 研究展望 212
參考文獻(xiàn) 213