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部分浸没圆柱壳声固耦合计算的半解析法研究

郭文杰 李天匀 朱翔 屈凯旸

部分浸没圆柱壳声固耦合计算的半解析法研究

郭文杰, 李天匀, 朱翔, 屈凯旸
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  • 部分浸没圆柱壳-流场耦合系统的声振分析是一种典型的半空间域内声固耦合问题,其振动及声学计算目前主要依赖于数值方法求解,但无论从检验数值法还是从机理上揭示其声固耦合特性,解析或半解析方法的发展都是不可或缺的.本文提出了一种半解析方法,先将声场坐标系建立在自由液面上,采用正弦三角级数来满足自由液面上的声压释放边界条件;接着基于二维Fl;gge薄壳理论建立了以圆柱圆心为坐标原点的壳-液耦合系统的控制方程;然后再利用Galerkin法处理声固耦合界面的速度连续条件,推导得到声压幅值与壳体位移幅值之间的关系矩阵并求解该耦合系统的振动和水下声辐射.与有限元软件Comsol进行了耦合系统自由、受迫振动和水下辐射噪声计算结的对比分析,表明本文方法准确可靠.本文的研究为解析求解弹性结构与声场部分耦合的声振问题提供了新的思路.
      通信作者: 李天匀, ltyz801@hust.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:51579109,51479079,51379083)和中央高校基本科研业务费(批准号:2016YXZD010)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-12-18
  • 修回日期:  2018-02-07
  • 刊出日期:  2019-04-20

部分浸没圆柱壳声固耦合计算的半解析法研究

  • 1. 华中科技大学船舶与海洋工程学院, 武汉 430074;
  • 2. 高新船舶与深海开发装备协同创新中心, 上海 200240;
  • 3. 船舶与海洋水动力湖北省重点实验室, 武汉 430074;
  • 4. 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院, 上海 200240
  • 通信作者: 李天匀, ltyz801@hust.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:51579109,51479079,51379083)和中央高校基本科研业务费(批准号:2016YXZD010)资助的课题.

摘要: 部分浸没圆柱壳-流场耦合系统的声振分析是一种典型的半空间域内声固耦合问题,其振动及声学计算目前主要依赖于数值方法求解,但无论从检验数值法还是从机理上揭示其声固耦合特性,解析或半解析方法的发展都是不可或缺的.本文提出了一种半解析方法,先将声场坐标系建立在自由液面上,采用正弦三角级数来满足自由液面上的声压释放边界条件;接着基于二维Fl;gge薄壳理论建立了以圆柱圆心为坐标原点的壳-液耦合系统的控制方程;然后再利用Galerkin法处理声固耦合界面的速度连续条件,推导得到声压幅值与壳体位移幅值之间的关系矩阵并求解该耦合系统的振动和水下声辐射.与有限元软件Comsol进行了耦合系统自由、受迫振动和水下辐射噪声计算结的对比分析,表明本文方法准确可靠.本文的研究为解析求解弹性结构与声场部分耦合的声振问题提供了新的思路.

English Abstract

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