摘 要
船舶艙室噪聲不僅會導(dǎo)致船體結(jié)構(gòu)的疲勞損壞，影響船內(nèi)各種儀器、設(shè)備的正常使用，危害船上工作人員的身體健康，而且還會影響船舶的隱蔽性、安全性、居住性和可用性。在船舶設(shè)計(jì)階段對船舶艙室進(jìn)行聲學(xué)預(yù)報(bào)和控制技術(shù)研究可節(jié)省設(shè)計(jì)建造費(fèi)用，縮短建造周期，提高工程運(yùn)作效率。因此，開展船舶艙室噪聲的預(yù)報(bào)與控制技術(shù)方法的研究，具有重要的理論意義和實(shí)用價值。
本文采用有限元法、邊界元法、統(tǒng)計(jì)能量法及試驗(yàn)研究，對船舶艙室噪聲預(yù)報(bào)與控制技術(shù)方法進(jìn)行了研究。以某典型艦船為研究背景，建立該艦船全船有限元計(jì)算模型，對艦船的振動模態(tài)進(jìn)行了特性分析；運(yùn)用邊界元方法、統(tǒng)計(jì)能量法分別進(jìn)行了艦船艙室低頻聲輻射噪聲和高頻聲輻射噪聲的預(yù)報(bào)特性研究，獲得艦船艙室內(nèi)部噪聲分布規(guī)律；對艦船艙室低頻聲輻射噪聲和高頻聲輻射噪聲進(jìn)行試驗(yàn)研究，驗(yàn)證兩種預(yù)報(bào)方法的可行性；基于吸聲技術(shù)、隔聲技術(shù)和減振技術(shù)等噪聲控制技術(shù)對橡膠阻尼吸聲特性、典型筋板結(jié)構(gòu)隔聲特性及典型彈簧減振器減振特性進(jìn)行了仿真模擬，獲得其控制效果及特性。
本論文主要工作如下：
1.以某典型艦船為研究背景，建立該艦船全船有限元計(jì)算模型，對艦船的振動模態(tài)進(jìn)行了特性分析。
2.利用有限元法、邊界元法和統(tǒng)計(jì)能量法的基本原理，建立艦船結(jié)構(gòu)動力學(xué)問題的動力方程，通過振型疊加法和直接積分法求得艦船結(jié)構(gòu)的振型、位移、速度和加速度，對艦船的振動模態(tài)進(jìn)行特性分析。通過邊界元理論得出了結(jié)構(gòu)的輻射聲功率、聲輻射強(qiáng)度和聲輻射效率的求解公式。
3. 采用有限元法和邊界元法，建立了典型艦船的邊界元模型，對艦船艙室內(nèi)部低頻噪聲特性進(jìn)行了分析研究。利用聲學(xué)計(jì)算軟件SYSNOISE進(jìn)行整艦三維模型低頻聲學(xué)特性研究，獲得了艙室內(nèi)部噪聲在同一噪聲源下的分布規(guī)律，對有限元軟件與SYSNOISE連接技術(shù)進(jìn)行了探索。對艦船艙室低頻聲輻射噪聲進(jìn)行試驗(yàn)研究，建立試驗(yàn)方案，設(shè)計(jì)試驗(yàn)船模，對試驗(yàn)測試結(jié)果進(jìn)行分析。將艦船艙室低頻聲輻射噪聲的數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究方法比較分析研究，證明本文艦船噪聲低頻預(yù)報(bào)方法可行性。
4. 采用統(tǒng)計(jì)能量法，對艦船艙室內(nèi)部高頻噪聲特性進(jìn)行了分析研究。利用聲學(xué)計(jì)算軟件AutoSEA2進(jìn)行整艦三維模型高頻噪聲學(xué)特性研究，研究了艦船艙室內(nèi)部噪聲在同一聲源不同轉(zhuǎn)速高頻段下的分布規(guī)律，探討內(nèi)損耗因子、耦合損耗因子對預(yù)報(bào)結(jié)果精度的影響。對艦船艙室高頻聲輻射噪聲進(jìn)行試驗(yàn)研究，建立試驗(yàn)方案，設(shè)計(jì)試驗(yàn)船模，對試驗(yàn)測試結(jié)果進(jìn)行分析。將艦船艙室高頻聲輻射噪聲的數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究方法比較分析研究，分析統(tǒng)計(jì)能量法、邊界元法艙室輻射聲功率預(yù)報(bào)特性。
5.基于吸聲技術(shù)、隔聲技術(shù)、減振技術(shù)三種噪聲控制技術(shù)的原理，分別對每種控制方法進(jìn)行仿真，驗(yàn)證其可行性。
（1）吸聲技術(shù)：應(yīng)用統(tǒng)計(jì)能量分析軟件AutoSEA2，建立該典型艦船統(tǒng)計(jì)能量模型，對橡膠阻尼吸聲材料的吸聲特性與效果進(jìn)行了研究，獲得不同頻率下橡膠阻尼吸聲材料的吸聲規(guī)律。
（2）隔聲技術(shù)：分別對單層筋板，加筋筋板，雙層筋板三種典型筋板結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析，對其隔聲效果進(jìn)行計(jì)算，并結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出隔聲技術(shù)對船舶艙室降噪具有顯著作用。通過仿真所得數(shù)據(jù)對比可知雙層筋板的固有模態(tài)更加穩(wěn)定，隔聲降噪效果更好，可為工程實(shí)踐應(yīng)用提供理論參考。
（3）減振技術(shù)：通過仿真模擬，在相對于實(shí)船機(jī)艙位置的該船艙室5內(nèi)安裝一典型彈簧減振器。應(yīng)用統(tǒng)計(jì)能量法進(jìn)行計(jì)算，借助統(tǒng)計(jì)能量軟件AUTOSEA2，得出計(jì)算數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析比對，說明減振技術(shù)能夠?qū)Υ芭撌医翟肫鸬搅己玫男ЧM(jìn)一步證明減振技術(shù)在其工程實(shí)踐應(yīng)用中的可行性。

關(guān)鍵詞：船舶艙室；艙室噪聲；聲輻射；噪聲預(yù)報(bào)與控制；邊界元
ABSTRACT
Cabin noise of ship will lead to fatigue damage of hull structure, not only affecting ships of all kinds of instruments, equipment, normal use, endangering the health of the crew, but also affecting the hidden nature of the ship, safety, housing, and availability.Compared to a ship completed in a series of noise reduction measures ,in the ship design stage, researching the ship cabin acoustic prediction and control technology.saves considerable costs and shorten the construction cycle, which greatly increase the project efficiency.
Therefore, it is of important theoretical significance and practical value to the ship cabin noise prediction and control methods of the research.
In this paper, on the background of a typical ship model, I established a hull model to explain on the basic principles of ship-radiated noise calculation method by means of finite element techniques.Boundary element methods and statistical energy method were carried out to reaserch the low frequency noise and high frequency noise radiation of sound radiation characteristics prediction,and verify the feasibility of two kinds of prediction methods by testing.Proposed three noise control technology: acoustic technology, acoustic technology, vibration technology, and control technology and noise reduction for each simulation and analysis. I carried out simulation and analysis to every noise reduction by noise control technology. The thesis are as follows:
1. Basing on finite element software, I built the finite element model of the entire ship and carried out the vibration mode characterization of the ship.
2. Described the finite element method, boundary element methods and statistical methods of the basic principles of energy.Obtained the dynamic equations for solving the dynamics.Using mode superposition method or the direct integration method can be obtain the ship structural vibration, displacement, velocity and acceleration,which providing a theoretical basis for vibration analysis; Theory o..