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基于统计能量法的潜射导弹振动噪声分析研究

基于统计能量法的潜射导弹振动噪声分析研究

作者：孙树森哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

导弹在空气中受到的中高频激励,主要包括火箭发动机的喷气噪声、弹体表面的气动噪声等,这些激励使导弹蒙皮产生剧烈振动,同时使导弹舱体产生巨大的声压级,在这种力学环境下,导弹内部仪器的正常工作可能会受到干扰,严重影响导弹的打击精... 详细信息

导弹在空气中受到的中高频激励,主要包括火箭发动机的喷气噪声、弹体表面的气动噪声等,这些激励使导弹蒙皮产生剧烈振动,同时使导弹舱体产生巨大的声压级,在这种力学环境下,导弹内部仪器的正常工作可能会受到干扰,严重影响导弹的打击精度。本文对我国某型号潜射导弹,研究了导弹在空气中受到中高频激励时的动力学响应。而传统模态法如有限元、边界元法仅适用于低频段的系统动力学响应预示。本文应用统计能量法预示了导弹在高频激励下的动力学响应,并采用有限元-统计能量混合法完成中频激励下的导弹动力学响应预示。本文首先叙述了统计能量法的基本原理,阐述统计能量法的基本假设,并推导出功率流平衡方程,简述了模态密度、内损耗因子、耦合损耗因子以及输入功率的确定方法,并简要说明应用统计能量法进行系统动力学响应预示的一般流程。在Va One中完成了导弹的统计能量建模并确定相应参数,其中内损耗因子由经验公式或经验值确定。通过仿真确定了火箭发动机的推力以及弹体表面压力的频域函数,将发动机简化为理想发动机,得到火箭发动机的推力谱,利用Fluent进行导弹周围的非定常场分析,得到弹体表面各个位置的分析结果,并通过对Fluent二次开发得到导弹的表面压力谱。鉴于统计能量法的应用局限性,本文在中频段采用有限元-统计能量混合法,而在高频段采用统计能量法完成中高频段导弹的动力学响应预示。为研究内损耗因子经验值选取的有效性,对内损耗因子在经验范围内的不同取值进行灵敏度分析。通过对仿真结果的分析可知,导弹尾部受发动机喷气噪声的影响较大,而导弹头部受气动噪声的影响较大,并且随着频率的提高,气动噪声对导弹的影响逐渐加大。通过内损耗因子的灵敏度分析可知,在经验范围内,内损耗因子取值的不同对仿真结果影响不大。

关键词：潜射导弹统计能量法混合法湍流边界层灵敏度分析

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部分敷设阻尼材料的水下结构声辐射分析

振动与冲击 2012年第18期31卷 122-127页

作者：王献忠孙龙泉邱忠辉郑律哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001

基于统计能量分析(SEA)方法,分析了流场中部分敷设阻尼材料的有限长圆柱壳的声辐射特性,并进行了相应的声辐射试验测试。通过仿真结果与试验对比,验证了SEA方法在计算敷设阻尼结构的圆柱壳声辐射特性问题的有效性。在此基础上开展了部... 详细信息

基于统计能量分析(SEA)方法,分析了流场中部分敷设阻尼材料的有限长圆柱壳的声辐射特性,并进行了相应的声辐射试验测试。通过仿真结果与试验对比,验证了SEA方法在计算敷设阻尼结构的圆柱壳声辐射特性问题的有效性。在此基础上开展了部分敷设阻尼材料的水下结构辐射问题研究,分析了阻尼层敷设比例对水下结构振动与声辐射的影响;讨论了结构损耗因子对阻尼层减振降噪效果的影响。研究表明结构损耗因子对局部敷设于水下结构的阻尼层降噪效果有很大影响,为潜艇声学优化设计提供参考。

关键词：阻尼层声辐射损耗因子统计能量法敷设比例

基于统计能量法的卫星高频振动分析及隔振研究

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基于统计能量法的卫星高频振动分析及隔振研究

作者：张婧雯上海交通大学

学位级别：硕士

卫星发射的主动段,卫星经受振动、噪声、过载、冲击等因素的综合力学环境作用,这些环境因素对其性能和可靠性有着重要影响。目前,卫星与运载火箭的联接通常采用刚度较大的适配器,环境载荷直接从星箭界面传递到卫星,再作用于卫星各次级... 详细信息

卫星发射的主动段,卫星经受振动、噪声、过载、冲击等因素的综合力学环境作用,这些环境因素对其性能和可靠性有着重要影响。目前,卫星与运载火箭的联接通常采用刚度较大的适配器,环境载荷直接从星箭界面传递到卫星,再作用于卫星各次级子系统和仪器设备,影响其性能和可靠性。如果改善卫星在主动阶段承受的动力学环境,不仅可以提高卫星发射的可靠性、降低风险,还可以搭载更多设备,减少成本。统计能量分析方法起始于20世纪60年代航空航天工业,其用统计的观点,从能量的角度来分析复杂结构在外载荷作用下的响应,能够快速、准确地模拟中、高频段声学特性,也能有效地预估产品的结构振动。本文首先详细介绍了统计能量方法中损耗因子的实验测量技术,并根据理论公式和实验数据计算得到实际模型的内损耗因子与耦合损耗因子。同时将这一参数与AutoSEA软件仿真计算结果比较,以验证软件仿真分析的准确性与可行性;其次,论述如何利用统计能量分析软件AutoSEA建立卫星综合力学环境下的声振仿真分析模型,并将实际动态载荷转变为模拟激励及边界条件。通过分析求解,得到所有子系统的各阶模态能量响应与分布情况。再次,提出在适配器与星箭界面之间引入线形隔振器、星箭连接支架外表面附加约束阻尼层、使用桁架结构有效载荷适配器的综合隔振思路,从而有效隔离作用于卫星的轴向和横向的载荷,减小卫星发射时所承受的环境载荷。本文充分展示了应用统计能量法以及AutoSEA软件对动态耦合系统进行高频声振研究的强大仿真与计算能力,并且为更多的工程设计改造项目提供了更为准确有效的分析手段。此外将阻尼隔振与改进的有效载荷适配器综合运用于隔振,对于缓解主动段卫星的机械振动环境存在显著优势,有效降低了力学环境约束,并且使卫星重量和成本方面的指标得以改善。

关键词：统计能量法损耗因子能量响应隔振

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含阻振质量基座的圆柱壳隔振特性

华中科技大学学报（自然科学版） 2012年第5期40卷 50-53页

作者：王献忠孙龙泉姚熊亮哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001

依据混合方法的基本原理,将计算模型划分为统计子系统和确定子系统,并给出混合方法的系统方程.应用能量平衡原理及互易原理,求解系统方程的能量,进而获得混合计算模型的响应预报.与统计能量法相比,该计算模型具有相对较少的自由度、较... 详细信息

依据混合方法的基本原理,将计算模型划分为统计子系统和确定子系统,并给出混合方法的系统方程.应用能量平衡原理及互易原理,求解系统方程的能量,进而获得混合计算模型的响应预报.与统计能量法相比,该计算模型具有相对较少的自由度、较高的计算效率和精度.数值计算和模型试验结果表明:阻振质量基座对双层圆柱壳结构具有明显的隔振特性,采用含阻振质量的基座结构能有效阻隔结构中振动波的传递.

关键词：阻振质量统计能量法混合法隔振特性圆柱壳

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软卧动车组车内噪声研究与控制

软卧动车组车内噪声研究与控制

作者：王德明北京交通大学

学位级别：硕士

中国是世界上唯一拥有时速350公里软卧动车组的国家,由于其夜间长距离运行的特性,加之复杂的线路环境,因此,为了给乘客提供更舒适的夜间睡眠环境,对车内噪声相应提出了更高的要求。软卧动车组车内是小包间结构,不利于局部噪声的传播,对... 详细信息

中国是世界上唯一拥有时速350公里软卧动车组的国家,由于其夜间长距离运行的特性,加之复杂的线路环境,因此,为了给乘客提供更舒适的夜间睡眠环境,对车内噪声相应提出了更高的要求。软卧动车组车内是小包间结构,不利于局部噪声的传播,对处于局部声源上方包间的噪声控制难度,远大于座车车厢。更严格的噪声控制要求和不利于噪声控制的车厢布局,给软卧动车组的降噪设计提出了很大的挑战。针对上述问题,本文首先研究了软卧车厢和座车车厢的结构差异,并通过噪声仿真分析,研究了车下局部声源开启时,两种不同车厢内噪声分布的差异。结果表明,由于小包间的封闭作用,局部声源对卧铺车厢上方对应包间内噪声影响显著,与座车车厢相比,软卧车厢声源上方包间内噪声偏高,而其他区域噪声偏低。为了进一步提升软卧动车组的车内噪声舒适性,对既有软卧动车组进行了静态和线路运行试验研究。静态主要测试各设备单独开启和组合开启车内噪声,线路运行试验主要测试车辆过分相、进出隧道、设备启停、小曲线通过等变工况下的车内噪声。测试结果表明,卧铺动车组噪声总体水平优于既有座车动车组。在相对安静的环境下,列车过分相过程中,设备骤起骤停导致的噪声突变,设备工作时的单频噪声和空调送风噪声,给乘客产生一定程度的不舒适感。与模拟局部声源的仿真结果一致,各设备噪声主要影响相邻的包间。另外,通过台噪声对客室端部噪声影响较大,内端门开和关状态,客室端部噪声相差3dB(A),而通过台噪声主要来源于车厢连接处和车门。针对试验研究发现的问题,本文提出了对应的降噪方案,并进行地面试验验证,相较原结构,声源噪声显著降低,结构隔声性能显著提升,这些控制措施的实施,将有助于进一步降低软卧动车组的车内噪声,提高乘坐舒适性。

关键词：软卧动车组噪声隔声量统计能量法降噪结构

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统计能量法在卫星声振响应分析中的应用

统计能量法在卫星声振响应分析中的应用

2005全国结构动力学学术研讨会

作者：邹元杰韩增尧杨雷曲广吉中国空间技术研究院总体部

应用统计能量分析方法研究了卫星在混响声场中的声振响应,并与试验结果作了比较,结果表明应用统计能量法分析卫星的声振响应是可行的。

关键词：统计能量法卫星声振

来源： cnki会议评论

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复杂结构中频声振问题的方法研究

振动工程学报 2011年第4期24卷 444-449页

作者：姚熊亮王献忠孙龙泉庞福振哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001

在波动理论的基础上,结合统计能量分析原理和有限元方法,建立了复杂结构的分析模型,综合扩散场多自由度互易原理,给出了求解中频问题的混合方法,进而实现刚性构件和柔性构件的耦合计算,给出了复杂结构在外界激励下的声振响应。通过数值... 详细信息

在波动理论的基础上,结合统计能量分析原理和有限元方法,建立了复杂结构的分析模型,综合扩散场多自由度互易原理,给出了求解中频问题的混合方法,进而实现刚性构件和柔性构件的耦合计算,给出了复杂结构在外界激励下的声振响应。通过数值计算板结构的传递损失,与传统的SEA及质量效应曲线对比,验证了本文方法的可行性、有效性,同时还数值计算了圆柱壳模型的声辐射,与相应实验进行比较,结果基本上一致,随后分析了造成误差的原因。证明该方法计算复杂结构的高效性与精确性,可以应用于实际工程问题。

关键词：互易原理中频确定性方法统计能量法混合法

统计能量法在整星/有效载荷声载响应分析中的应用

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航天器环境工程 2005年第6期22卷 361-365页

作者：冯振兴北京强度环境研究所北京100076

文章介绍统计能量法在整星/有效载荷声载响应分析中的应用。通过国外的2个实例,说明具体建模与运算的方法(包括声载处理,能量流的获取,计算结果的表示以及所应用的软件),从而在声载响应分析预报中起到了重要的作用,给航天器设计人员带... 详细信息

文章介绍统计能量法在整星/有效载荷声载响应分析中的应用。通过国外的2个实例,说明具体建模与运算的方法(包括声载处理,能量流的获取,计算结果的表示以及所应用的软件),从而在声载响应分析预报中起到了重要的作用,给航天器设计人员带来了正面的效应。最后,提供了统计能量法发展与应用前景的有用信息。

关键词：统计能量法声载分析

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鱼雷结构振动与声辐射的统计能量分析

浙江大学学报（工学版） 2009年第7期43卷 1222-1224页

作者：丁少春朱石坚楼京俊海军工程大学振动与噪声研究所湖北武汉430033

针对鱼雷壳体振动引起的辐射水声将直接影响到鱼雷的声隐身性能,且其振动还会传递至声换能器基阵,影响声换能器的正常工作,从而影响鱼雷的自导精度和距离的问题,对鱼雷壳体的中、高频振动和声辐射问题,应用统计能量分析法建立了水下鱼... 详细信息

针对鱼雷壳体振动引起的辐射水声将直接影响到鱼雷的声隐身性能,且其振动还会传递至声换能器基阵,影响声换能器的正常工作,从而影响鱼雷的自导精度和距离的问题,对鱼雷壳体的中、高频振动和声辐射问题,应用统计能量分析法建立了水下鱼雷壳体的统计能量分析模型,结合算例研究了鱼雷壳体的振动与声辐射特性,得出了有用的结论.事实表明,该方法能有效地应用在鱼雷壳体结构的振动与声辐射特性分析上,具有较强的工程适用性和可操作性.

关键词：结构振动声辐射统计能量法鱼雷