[發明專利]一種基于主輻射模態的水下圓柱殼低頻聲輻射預報方法有效
| 申請號： | 201911380704.5 | 申請日： | 2019-12-27 |
| 公開（公告）號： | CN111159945B | 公開（公告）日： | 2023-06-13 |
| 發明（設計）人： | 張超;李斯慧;商德江;肖妍;劉永偉;韓玉苑;靳國永 | 申請（專利權）人： | 哈爾濱工程大學 |
| 主分類號： | G06F30/23 | 分類號： | G06F30/23;G01H3/10 |
| 代理公司： | 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211 | 代理人： | 劉景祥 |
| 地址： | 150001 黑龍江*** | 國省代碼： | 黑龍江;23 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 基于 輻射 水下 圓柱 低頻 預報 方法 | ||
本發明公開了一種基于主輻射模態的水下圓柱殼低頻聲輻射預報方法。步驟1：建立圓柱殼有限元模型，計算各階模態位移振型；步驟2：計算單位系數時每階模態的水下輻射聲功率；步驟3：進行受激振動聲輻射預計算；步驟4：進行各階模態對總輻射聲功率的貢獻程度分析，識別出各頻段上的主輻射模態；步驟5：基于實測振動數據獲得最低頻段主輻射模態的模態系數；步驟6：基于實測振動數據獲得其它頻段主輻射模態的模態系數；步驟7：計算得到各階主輻射模態的輻射聲功率；步驟8：將各階主輻射模態疊加得到總輻射聲功率，實現輻射聲功率的快遞預報。本發明利用少量振動監測點，簡單的步驟，可比較準確、快速的預報水下圓柱殼低頻輻射聲功率。
技術領域
本發明涉及一種基于主輻射模態的水下圓柱殼低頻聲輻射預報方法。
背景技術
水下航行器的輻射噪聲水平關系到其水下聲隱身狀態，對于水下航行器的安全隱蔽具有重要意義，因此，水下航行器輻射噪聲的實時準確預報具有重要的工程應用價值。針對水下航行器的輻射噪聲預報問題，提出了一種基于主輻射模態的水下圓柱殼低頻聲輻射預報方法，本發明基于圓柱殼低頻段主輻射模態輻射聲功率為圓柱殼總輻射聲功率主要組成部分的特點，可以利用較少測點的振動測量數據，實現圓柱殼輻射聲功率的快速預報。圓柱殼是水下航行器的典型結構形態，因此，本發明可應用于水下航行器的輻射噪聲預報，對于水下航行器的輻射噪聲實時在線監測預報具有重要工程應用價值。
發明內容
基于水下圓柱殼低頻段存在主輻射模態的特點，提出一種基于主輻射模態的水下圓柱殼低頻聲輻射預報方法，本方法對振動測點需求數目少，步驟簡單，能夠比較準確、快速的預報水下圓柱殼低頻輻射聲功率。
本發明通過以下技術方案實現：
一種基于主輻射模態的水下圓柱殼低頻聲輻射預報方法，所述預報方法具體步驟如下：
步驟1：采用有限元法建立圓柱殼結構有限元模型，進行真空條件下的模態分析，獲得各階模態位移振型，導出模態各個節點的法向位移；
步驟2：基于有限元模型，進行模態分析，計算空氣中各階模態位移振型和計算單位系數Wnm＝1時每階模態的水下輻射聲功率；
步驟3：基于有限元模型，施加激勵力進行受激振動聲輻射預計算；
步驟4：基于步驟2獲得的各階模態位移振型和單位系數Wnm＝1時各階模態的輻射聲功率，以及步驟3獲得的圓柱殼受激振動預計算結果，進行各階模態對總輻射聲功率的貢獻程度分析，識別出各個頻段的主輻射模態；
步驟5：基于步驟1中的待預報圓柱殼結構表面振動實測數據采用正交分解法獲得最低頻段主輻射模態的模態系數；
步驟6：基于步驟1中的待預報圓柱殼結構表面振動實測數據采用解方程組方法獲得其它頻段主輻射模態的模態系數；
步驟7：利用步驟5與步驟6得到的模態系數以及步驟2中的單位系數Wnm＝1時每階模態的水下聲輻射聲功率進行計算得到各階主輻射模態的輻射聲功率
步驟8：將步驟7中各階主輻射模態的輻射聲功率疊加得到總的輻射聲功率，實現輻射聲功率的快速預報。
進一步的，所述步驟1中，對于(n,m)階模態，其模態位移振型記作φnm。
進一步的，所述模態位移φnm作為位移輸入條件，進行有限元計算，得到該模態單位系數Wnm＝1時的輻射聲功率wnm(f)，并進行預存。
進一步的，所述步驟3中的施加激勵力進行諧響應預計算，獲得圓柱殼表面位移Φe和輻射聲功率we(f)。
進一步的，所述步驟4具體為：
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