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船舶舱室噪声预报及其阻尼控制措施研究

船舶舱室噪声预报及其阻尼控制措施研究

作者：王健大连理工大学

学位级别：硕士

在日益蓬勃发展的当今社会,随着人们生活水平的不断提高,船舶营运和船舶建造行业在不断蓬勃发展的同时也伴随着船舶设计人员的不断关注。一方面人们现在对船舶的高速度性和船舶的可靠安全性要求的越来越高,另一方面人们对船舶的舒适度... 详细信息

在日益蓬勃发展的当今社会,随着人们生活水平的不断提高,船舶营运和船舶建造行业在不断蓬勃发展的同时也伴随着船舶设计人员的不断关注。一方面人们现在对船舶的高速度性和船舶的可靠安全性要求的越来越高,另一方面人们对船舶的舒适度和人员健康要求也随之不断的提高,所以在近些年来说,船舶噪声控制问题也越来越成为了许多船舶设计人员所广泛关注与加强的重要问题。正是基于当前船舶舱室噪声污染控制滞后的条件下,本文对船舶舱室噪声的相应降噪措施进行了分析和研究。本文是对船舶舱室噪声分析及其控制措施的国内外研究概况进行了介绍,分别指出了国内外等一些学者对船舶噪声控制研究的有效措施和方法,并介绍了统计能量分析方法相关知识。在本文中主要选取了一艘4000吨级的近海散货船舶为研究对象,在基于模型简化和简化公式计算方法,运用噪声分析软件VAOne,采用统计能量法分别对舱室的噪声(空气辐射和结构声振动)以不同激励的形式加载在船舶简化模型上进行预报和分析,获取船舶舱室噪声分布规律,判断其船舶舱室噪声的大小,找到其不符合标准的目标船舶舱室,区分主要超标船舶舱室由什么样形式的输入激励源把能量输入到船舶舱室,获得其船舶舱室主要噪声源形式。从而采用相应的吸声、隔声技术、隔振技术或阻尼技术等噪声控制技术有效的措施来降低船舶噪声,并在实船上验证对比降噪前后的大小。最后选择最常用的阻尼降噪措施为问题舱室的控制手段,而阻尼损耗因子是衡量系统的阻尼降噪特性并决定其振动能量耗散能力的重要参数。在现如今阻尼降噪中许多传统上的理论分析和计算的结果与实际测量结果有一定误差,甚至影响对结果的正确分析,其主要原因就是损耗因子的经验估算精度有偏差。所以在对阻尼减振降噪进行分析时,主要考虑温度和频率对阻尼降噪技术中的影响。在用传统的方法(固定不变的损耗因子)选择粘弹性阻尼材料作为阻尼降噪措施敷设到问题舱室中,势必会导致工作环境温度和振动载荷频率对粘弹性阻尼材料的阻尼降噪性能产生影响。由于阻尼损耗因子不是固定不变的,它与所处的环境温度和激励频率有着密切的线性关系。所以本文在进行阻尼降噪时重点考虑其阻尼损耗因子与温度、频率的关系。本文中分别从固定的损耗因子和温变、频变的损耗因子进行添加阻尼材料到目标舱室甲板从而进行降噪处理,得出降噪结果并对比两种方法对问题舱室的降噪效果。最后发现其固定值阻尼因子和受温变频变影响下的阻尼因子有一定的差异性,目标舱室噪声值平均降低了2dBA左右,所以温变和频变影响下的阻尼因子对船舶舱室阻尼降噪有不能忽视的效果。

关键词：舱室噪声统计能量法噪声控制粘弹性阻尼阻尼损耗因子

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船舶声学包设计、优化及应用研究

船舶声学包设计、优化及应用研究

作者：石嘉欣上海交通大学

学位级别：硕士

随着船舶设计建造水平的不断进步,船舶舒适性受到设计者们越来越多的重视,过大的噪声会严重影响船舶的使用性,因此设计者们提出各种针对船舶舱室的降噪措施,声学包便是解决船舶舱室噪声超标问题的重要手段之一。这种技术主要应用于汽车... 详细信息

随着船舶设计建造水平的不断进步,船舶舒适性受到设计者们越来越多的重视,过大的噪声会严重影响船舶的使用性,因此设计者们提出各种针对船舶舱室的降噪措施,声学包便是解决船舶舱室噪声超标问题的重要手段之一。这种技术主要应用于汽车及航空航天领域,船舶行业作为这项技术新的适用领域,目前正积极进行相关研究。本课题基于这个背景,利用数值模拟手段研究声学包的设计、优化和应用。本文首先研究了材料声学性能评估的数值方法。提出数值混响室法和数值驻波管法的概念,研究了不同的数值模拟方法（SEA、FEM、BEM、FEM+SEA）在适用对象、频段、及边界条件等方面的异同,在此基础上,提出了一种新的计算材料隔声量的边界元-有限元-统计能量（BEM+FEM+SEA）混合方法,该方法综合了三种方法的优势,能够在全频段保持一定精度,是一种对驻波管实验的有效模拟方法。在这部分的最后,对上述五种数值方法做以梳理,结合具体算例分析并给出了各种方法的差异和使用建议。其次,选择有限元-统计能量（FEM+SEA）和统计能量（SEA）两种方法进行声学包的设计和优化。设计不同类型的声学包作为初始方案,采用遗传算法,以声学包各材料层厚度为变量,隔声量为目标对各方案进行优化。结果显示,通过不同的变量、约束条件和优化目标的设置组合,可以达到声学包性能优化,重量降低等目的。但是同时也发现利用两种方法的计算及优化结果存在较大差异,这一点还需要深入研究,文中也给出初步分析结果。接下来,研究统计能量（SEA）法计算高频舱室噪声面临的两个问题。其一,工程中以机脚加速度或速度形式给出的主机振动激励在SEA模型难以完全模拟。对于这个问题,考虑单独将机舱段有限元模型细化,按照测试数据在机脚处施加激励得到与基座相连的船体板有限元单元的平均振速,将该结果作为激励加到SEA模型相应的子系统上。通过对比其他位置船体板该方法与有限元方法得到的振动速度,表明该方法能够将机脚处的主机振动转化到船体板上,结果较为准确。其二,怎样准确评价船舶舱室涉及的多种噪声源对目标舱室噪声的影响程度。提出噪声贡献率的概念,将不同激励源作用下某舱室的能量占总能量的比值作为评价该激励源对舱室噪声影响大小的依据,便于后续降噪方案的设计。综上所述,上述两方面的研究可以提高SEA法计算舱室噪声的精度,使舱室降噪更有针对性。最后,声学包技术在船舶上的应用研究。将上述研究成果运用在实际船舶上,针对对目标舱室噪声贡献率大的噪声源进行特定的声学包设计及优化工作。

关键词：声学包优化数值混响室数值驻波管噪声贡献率统计能量法

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车内相似耦合声场的设计参数灵敏度分析

农业机械学报 2008年第11期39卷 187-191页

作者：陈剑高煜程昊毕传兴安徽省汽车NVH与可靠性重点实验室合肥工业大学噪声振动工程研究所安徽省汽车NVH工程技术研究中心

建立了由汽车发动机室和驾驶室组成的相似耦合声场模型,应用统计能量法分析了发动机室能量自损耗因子和防火墙隔板厚度对各子系统空间声能的影响,并通过灵敏度分析进一步揭示了各子系统的空间声能随发动机室能量自损耗因子和隔板厚度变... 详细信息

建立了由汽车发动机室和驾驶室组成的相似耦合声场模型,应用统计能量法分析了发动机室能量自损耗因子和防火墙隔板厚度对各子系统空间声能的影响,并通过灵敏度分析进一步揭示了各子系统的空间声能随发动机室能量自损耗因子和隔板厚度变化的特性,为汽车设计阶段的参数优化提供了参考依据。

关键词：汽车耦合声场统计能量法灵敏度分析参数优化

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船舶舱室噪声精细化预报研究

船舶舱室噪声精细化预报研究

船舶舱室噪声SEA计算的快速建模及其可视化

第十八届船舶水下噪声学术讨论会

作者：付俊勇朱翔李天匀徐剑秋华中科技大学船舶与海洋工程学院船舶和海洋水动力湖北省重点实验室高新船舶与深海开发装备协同创新中心

船舶舱室噪声会对船上的各种精密设备、结构等造成影响,也会危害乘员的身心健康。随着近些年对船舶舱室噪声指标要求的提高以及对重要舱室的场点噪声要求的提出,有必要针对舱室噪声开展精细化预报。本文综合采用有限元法、边界元法、统... 详细信息

船舶舱室噪声会对船上的各种精密设备、结构等造成影响,也会危害乘员的身心健康。随着近些年对船舶舱室噪声指标要求的提高以及对重要舱室的场点噪声要求的提出,有必要针对舱室噪声开展精细化预报。本文综合采用有限元法、边界元法、统计能量法等方法研究舱室的开孔和声屏障等对船舶舱室噪声的影响,并通过精细化建模得到舱室噪声精细化预报方法。针对噪声过高舱室,通过噪声源分析,提出合理的声学措施控制,达到指标要求。

关键词：舱室噪声舱室开孔声屏障有限元法统计能量法边界元法

来源： cnki会议评论

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船舶力学 2010年第7期14卷 805-811页

作者：金建海冷文浩吴文伟须文波江南大学信息工程学院江苏无锡214122 中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

通过分析中国船舶科学研究中心开发的基于SEA的船舶舱室噪声计算方法的建模过程,提出了一种快速建模方法并重点讨论了其中的舱室自动关联算法,在画家算法的基础上实现了模型的快速消隐显示和云图显示功能。并通过实例,说明相关的前后处... 详细信息

通过分析中国船舶科学研究中心开发的基于SEA的船舶舱室噪声计算方法的建模过程,提出了一种快速建模方法并重点讨论了其中的舱室自动关联算法,在画家算法的基础上实现了模型的快速消隐显示和云图显示功能。并通过实例,说明相关的前后处理算法能够很好地满足船舶舱室噪声计算需求,大大提高了建模的效率。

关键词：统计能量法前后处理舱室噪声建模可视化

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统计能量法在电厂球磨机噪声预测中的应用

华中理工大学学报 1998年第A1期26卷 41-43页

作者：周敬宣周少雄谢宁华中理工大学力学系

对一台３５０／７００型球磨机进行筒内降噪设计，用统计能量法进行了分析，论述了该模型的合理性与可靠性，研究了模型简化、统计能量法子系统合并、参数的获取、共振与非共振声传递等问题．原球磨机噪声的实测值与用ＳＥＡ方法预测值... 详细信息

对一台３５０／７００型球磨机进行筒内降噪设计，用统计能量法进行了分析，论述了该模型的合理性与可靠性，研究了模型简化、统计能量法子系统合并、参数的获取、共振与非共振声传递等问题．原球磨机噪声的实测值与用ＳＥＡ方法预测值比较一致，说明该模型是合理可靠的，并对处理之后的球磨机降噪量进行了预测，其值大约在１０ｄＢ左右．

关键词：球磨机统计能量法噪声预测火电厂

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运用统计能量分析法解决高频声振问题的研究

海军工程大学学报 2005年第6期17卷 95-98,112页

作者：丁少春朱石坚伍先俊海军工程大学振动与噪声研究所湖北武汉430033

为了得出统计能量分析法的适用范围和成功应用的关键因素,应用模态理论对系统的输入功率和耦合损耗因子进行了研究,挖掘了统计能量分析法中“统计”的更深层次的含义.通过对统计能量分析法原理的分析,提出增大系统的特征尺寸和系统阻尼... 详细信息

为了得出统计能量分析法的适用范围和成功应用的关键因素,应用模态理论对系统的输入功率和耦合损耗因子进行了研究,挖掘了统计能量分析法中“统计”的更深层次的含义.通过对统计能量分析法原理的分析,提出增大系统的特征尺寸和系统阻尼、增大分析带宽和采用宽带激励均可提高统计能量分析的精度.

关键词：振动统计能量法输入功率耦舍损耗因子

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邮轮舱室噪声预报及浮动地板减振性能研究

邮轮舱室噪声预报及浮动地板减振性能研究

作者：吴晓佳江苏科技大学

学位级别：硕士

由于邮轮产业的快速发展以及作为高附加值船舶的特殊性,让对邮轮舱室振动与噪声的研究变得越来越重要。本文以某型号的邮轮为研究对象,以统计能量法理论为基础,通过数值仿真的方法对邮轮舱室进行了噪声预报分析,并将邮轮典型舱室的噪声... 详细信息

由于邮轮产业的快速发展以及作为高附加值船舶的特殊性,让对邮轮舱室振动与噪声的研究变得越来越重要。本文以某型号的邮轮为研究对象,以统计能量法理论为基础,通过数值仿真的方法对邮轮舱室进行了噪声预报分析,并将邮轮典型舱室的噪声值与IMO标准限值进行了对比,对相关舱室噪声超标的原因进行了分析。为了对超标舱室进行噪声控制,研究了噪声控制手段浮动地板的减振降噪性能,并根据舱室噪声超标的原因对其进行噪声控制处理。首先,阐述了统计能量法的基本原理,及其适用的范围和若干假设。介绍了统计能量法的基本参数模态密度、内损耗因子、耦合损耗因子和输入功率的概念及其求解的方法。其次,介绍了邮轮的结构及其主要参数,同时分析了邮轮上下层建筑中主要的噪声源和特性。为了研究邮轮的声振特性,采用了振动和声学集成软件VA ONE建立了邮轮的SEA模型,确定了各模型的基本参数,对邮轮进行噪声预报分析。并将噪声预报结果与IMO标准限值进行了比较,得到了相关的噪声超标舱室,基于舱室布置情况并分析了其舱室噪声超标的可能原因。然后,重点介绍了浮动地板的结构类型及其在舱室噪声控制中的应用。分别基于波动模型和四端参数模型研究了单层浮动地板的减振降噪性能,并和实验测试结果进行了对比分析,同时通过实验测试得到了浮动地板的动刚度和阻尼。最后利用四端参数法对比分析了单层和双层浮动地板的减振性能。随后,简述了船舶舱室噪声控制的原则及方法,介绍了常用的舱室噪声控制措施。分析了机舱噪声源贡献率和输入功率以及居住舱室的输入功率,确定了噪声能量主要的传递路径。设计了柴油机组的隔声罩,对比分析了不同激励下的降噪效果。研究了不同结构的浮动地板对超标舱室的噪声控制,并对浮动地板矿棉层的厚度进行了优化设计。在此基础上,分析了浮动地板结构对各源舱室噪声的阻抑效果。最后,介绍了邮轮水下辐射噪声的特性和预报基本流程,并基于统计能量法进行了仿真分析,分析得随着频率的增加水下辐射噪声声压级先减小再增加最后减小。为判断主要噪声源,分析了不同激励源下邮轮水下辐射噪声的有效值。则根据水下辐射噪声的控制手段,对柴油机进行了隔振设计,研究表明进行隔振处理后,邮轮的水下辐射噪声得到了衰减,降幅大约在3dB~5dB左右。

关键词：邮轮统计能量法噪声预报浮动地板隔声罩水下辐射噪声

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船舶结构拓扑优化设计及声学评估方法研究

船舶结构拓扑优化设计及声学评估方法研究

作者：张会新上海交通大学

学位级别：硕士

船舶结构振动和噪声水平是评价其性能的重要指标。巨型、节能与绿色环保的发展趋势,以及2014年7月1日正式生效的《船上噪声等级规则》(IMO决议通过)和我国正式批准加入《Maritime labour convention,2006》,均要求新建船舶考虑舒适性要... 详细信息

船舶结构振动和噪声水平是评价其性能的重要指标。巨型、节能与绿色环保的发展趋势,以及2014年7月1日正式生效的《船上噪声等级规则》(IMO决议通过)和我国正式批准加入《Maritime labour convention,2006》,均要求新建船舶考虑舒适性要求,舒适级主要关注振动和辐射噪声情况。本文对船舶板架的动力学优化设计和双体船高频水下辐射噪声的声学评估方法进行研究。首先,从动力学角度,结合CAE发展,以典型板架结构(船舶底部和上层建筑)为目标,探讨拓扑等技术在船舶减振降噪中的应用。算例一对底部结构(设计变量)开展尺寸与形状优化,其他要素为重量(目标函数)、应力(约束)。算例二对上层建筑甲板板架进行拓扑优化,旨在让该区域空间利用更高效,提高其固有频率。获得优化后的结构型式,新的型式材料利用率高、分布更合理,固有频率上升。其次,研究了高频域双体水下辐射噪声计算方法和噪声分布规律。双体干涉现象结果如何是双体船声学设计的重要考察内容。本文以浸没和部分浸没的长方形双体为研究对象,构成双体的为两只长方体板箱,板上附加强筋,激励为100-10kHz的1KN力,分别作用于双体内侧面板,内侧面间距分为3m、10m和5m三种情况。采用统计能量法(计算频段100-10kHz)分别计算了多种工况,对计算结果进行分析。从水下辐射声场角度讲,辐射声场可分为三个区域:紧邻船舶的动力近场、几何近场和远场。近场、远场的划分与声源到测试点的距离、特征声源尺度、辐射声波的波长这三个因素有关。通过算例分析,给出近场、远场划分参考意见。最后,以某双体船为例进行全频域水下辐射噪声预报。利用边界元法和统计能量法,建立整船统计能量声学模型和边界元声学模型,进行噪声计算。最后进行综合评价。

关键词：板架结构拓扑优化近场和远场声学评估全频段声学有限元/边界元法统计能量法