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2020年  第15卷  第5期

202005 目录
2020, 15(5): 1-2.
摘要:
豪华邮轮专题
豪华邮轮多航速兴波阻力的船型优化
刘鑫旺, 万德成
2020, 15(5): 1-10, 40. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01845
摘要:
  目的  豪华邮轮的型线优化设计,除了要考虑美学视角因素,更重要的是还要考虑在整个航行阶段都能满足绿色节能、安全舒适等方面的要求,其中针对多航速船舶阻力性能优化进行豪华邮轮的船型设计尤为重要。  方法  首先,基于自主开发的船型优化设计软件OPTShip-SJTU,以某豪华邮轮为原始船型,通过自由变形方法,对船艏、水线、船艉等位置进行局部变形;然后,通过基于Neumann-Michell (NM) 势流理论的兴波阻力求解器NMShip-SJTU进行阻力评估,并结合优化算法得到不同航速下兴波阻力系数最优的船型;最后,采用经过广泛验证的高精度黏流求解器naoe-FOAM-SJTU对优化船型做进一步验证。  结果  结果显示,基于NM 势流理论的兴波阻力优化可以得到多航速下总阻力性能更优的船型,相比基于黏流CFD评估进行优化,更高效,且得到的优化船型在2个航速下总阻力分别降低了0.65%和0.98%。  结论  研究表明,基于数值模拟的船型优化设计流程可以应用于豪华邮轮的阻力性能优化。
吊舱推进豪华邮轮在波浪中的功率增加预报试验研究
封培元, 吴永顺, 冯毅, 熊小青
2020, 15(5): 11-16. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01838
摘要:
  目的  旨在阐述采用吊舱推进船舶在波浪中的功率增加预报试验方法,并通过模型试验得到目标豪华邮轮在实际海域中的功率增加值。  方法  针对一艘采用吊舱推进的豪华邮轮,在拖曳水池中开展波浪中的自航模型试验研究,通过在缩尺后的吊舱包内安装专为本试验研制的吊舱动力仪,测量吊舱桨发出的扭矩和转速,然后将传统的静水自航试验方法拓展至波浪中,依据ITTC推荐规程对试验数据进行后处理并分析影响试验精度的误差来源。  结果  根据ITTC推荐的扭矩转速法预报得到的目标船功率增加峰值出现在波浪周期12 s附近,当有义波高为2 m时,波浪中功率增加值为554 kW,占静水中功率的比例达18.53%。  结论  所述自航模型试验方法适用于吊舱推进船舶,可用于预报船舶在波浪中的功率增加,可为深入研究船舶在波浪中的推进特性,进一步丰富船舶节能减排的设计优化手段提供有益参考。
基于SOLAS 2020概率破舱稳性要求的中型邮轮优化措施研究
王晓强, 李鹏
2020, 15(5): 17-24, 56. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01718
摘要:
  目的  破舱稳性是保障船舶稳性的重要性能之一,SOLAS 2020对客船分舱指数R的要求大幅提升,因此需要关注邮轮的概率破舱稳性。  方法  以某中型邮轮为对象,对比分析SOLAS 2020和SOLAS 2009中所要求的分舱指数R;采用Maxsurf软件对初始方案进行概率破舱计算;通过对达到的分舱指数A的影响因素分析,提出沿纵向加密分舱、设置横贯进水装置、降低重心高这3种改进措施,并对改进方案进行分析。  结果  结果表明,所达到的分舱指数 A 与SOLAS 2020中要求的 R 差距较大。与SOLAS 2009相比,SOLAS 2020对载客量约1 250人的某中型邮轮的R提升了约13.6%。设置横贯进水装置对A的改善效果达到10%以上,采用沿纵向加密分舱对 A 的的改善效果达到8.7%;由于初始GM值较大,采用降低重心高对A的改善效果较弱。而采用改进措施的组合方案,可使中型邮轮满足SOLAS 2020的分舱指数R的要求。  结论  对于初始GM较大的中型邮轮,设置横贯进水装置的改善效果最佳,沿纵向加密分舱次之,降低重心高效果较弱。
SOLAS 2020破舱稳性要求对邮轮船型开发的影响研究
顾雅娟
2020, 15(5): 25-30. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01790
摘要:
  目的  为了认识SOLAS 2020破舱稳性要求对邮轮船型的影响,准确把握设计方案修改对设计周期及建造成本的影响程度,开展满足破舱稳性新要求的邮轮船型升级方案研究。  方法  对SOLAS 2020破舱稳性的要求进行解析,统计分析客船分舱指数水平现状,提出可供选择的船型升级方案,并分别对这些方案的效果及其对原设计方案的影响进行分析。  结果  以某营运中的豪华邮轮为例,开展船型优化升级,使其满足了SOLAS 2020的破舱稳性要求。  结论  结果表明,SOLAS 2020 大幅提高了船舶的破舱稳性要求,这将对船型的开发产生不容忽视的影响,所以必须对船型进行优化才能满足SOLAS 2020新要求。研究得到的船型优化方案可为我国邮轮船型升级提供技术支撑。
基于多学科融合的邮轮总布置设计机理探究(一)
张涛, 蔡薇, 张天奇, 丁芳芳, 龚鑫鸿
2020, 15(5): 31-40. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01805
摘要:
  目的  为实现我国邮轮的自主研发,开展大型邮轮总布置设计所蕴含设计机理的探索。  方法  针对大型邮轮总布置设计的特点与拓展性,从多学科融合的角度进行设计机理的探索,即应用公理化设计原理的邮轮主题功能区域设计机理剖析与面向知识工程的邮轮模块化设计机理剖析,并以世界上现有的典型邮轮为例进行相关机理拟合程度分析。  结果  结果表明:通过建立游客需求与功能需求间的关系模型,可以得到现有主题邮轮到潜在主题邮轮的主题功能区域设计映射规律;运用面向知识工程的邮轮模块化设计机理,能够对邮轮甲板的舱室模块进行有效划分并得到舱室模块的布局规律。  结论  应用公理化设计原理及基于知识工程的模块化机理可以有效探索大型邮轮的布置设计规律,对我国邮轮的总布置设计具有重要指导意义。
基于共享理念的邮轮服务设计研究
李茹钰, 秦飞, 裘馥榕
2020, 15(5): 41-48. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01834
摘要:
  目的  为优化邮轮服务设计,提升用户航程体验,探讨将共享理念应用于邮轮服务设计的原理、机制和方法。  方法  从用户需求出发,在邮轮服务体系构建中充分考虑共享因素。采用用户体验地图、服务蓝图等方法,对邮轮服务体系中存在的问题进行分析。基于对邮轮服务设计体系现状的研究,分析用户在邮轮服务体验过程中发生的行为活动,研究需求点及关键点,探究用户在服务互动过程中的失败点、体验点、等待点和决策点。  结果  梳理总结了邮轮服务体系中存在的问题及影响用户体验的关键要素,确定了邮轮服务设计中的共享内容及其权重关系。以“盛世公主”号邮轮为例,给出了该邮轮信息共享服务平台的构建方案。  结论  所做研究可为构建更加科学和人性化的邮轮服务体系提供参考。
融入中国元素的邮轮功能空间与外形设计实践
张玉梅, 吴启锐, 黄山, 黄佳欣, 赖刚
2020, 15(5): 49-56. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01840
摘要:
  目的  针对中国邮轮创意设计能力不足、承载欧美生活方式的艺术设计风格无法满足中国人审美需求的问题,开展融入中国元素的本土邮轮设计实践。  方法  首先,在分析中国游客消费特征和行为偏好的基础上,提出客舱选择、饮食方式、娱乐活动和购物消费等个性化的设计目标,完成邮轮功能设置分析和客舱空间设计;然后,将“鲲”形象作为中国文化创意理念来源,从整体轮廓、侧立面、艏艉部、烟囱、涂装和灯光设计等邮轮外形特征元素方面,进行功能舱室区划与外形匹配设计。  结果  从用户行为、文化创意、艺术风格等方面进行邮轮功能空间和外形设计探索,提出了概念设计方案。  结论  所做研究对于提升中国邮轮自主创新和美学设计水平具参考和指导意义。
基于中国文化底蕴的邮轮造型设计风格探索
郑刚强, 王相君, 罗蕾
2020, 15(5): 57-62. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01700
摘要:
  目的  探索中国文化底蕴在邮轮造型设计风格中的运用方法。  方法  提出“中国文化底蕴+时代精神”的设计理念,并从设计艺术学的角度总结邮轮的造型设计原则与流程。其中主要原则为:外观与内在协调、造型与元素协调、特征与框架协调、理性与感性协调。  结果  基于中国文化底蕴的邮轮造型设计原则与方法,针对现代邮轮的设计造型与特征,将邮轮划分为了4种主要的造型设计风格,即古典式风格、新中式风格、现代式风格和典雅式风格。  结论  结合大量设计实例,对4种造型设计风格进行总结与分析,可为本土邮轮的造型设计风格提供方向。
基于品牌意象的游艇造型设计方法
程永胜, 徐骁琪, 陈国强
2020, 15(5): 63-68, 89. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01820
摘要:
  目的  为提升游艇企业品牌识别度和竞争力,以感性工学理论为基础,提出一种基于品牌意象的游艇造型设计方法。  方法  首先,通过德尔菲法和问卷调查法等方法确定产品代表性样本和品牌意象词汇,结合语义差异法构建产品造型空间与品牌意象空间之间的映射关系,得到代表性样本的品牌意象评价数据;然后,运用SPSS数据统计分析方法,对品牌意象评价结果进行数据分析,提取出以“现代”、“创新”、“安全”、“豪华”4个词汇为主要影响游艇造型设计的品牌意象词汇;最后,通过案例实践验证方法的可行性。  结果  通过定性和定量分析,得出用户品牌意象主观感受和产品造型样本客观形式,以此确定了产品造型空间和品牌意象空间,挖掘出游艇造型设计机会。  结论  针对游艇品牌意象的研究,有助于游艇造型设计的开发与优化,对游艇企业形成完整、统一的品牌形象具有指导意义。
总体与性能
美国海军全舰电磁脉冲模拟器发展综述
冯寒亮, 刘逸飞, 刘峰
2020, 15(5): 69-78. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01722
摘要:
电磁脉冲是一种通常由高空核爆炸引起的瞬间电磁能爆发,能够对海军舰载电子信息系统及武器装备等造成严重影响甚至是毁伤。为了解美国海军在全舰电磁脉冲效应研究方面的相关信息,调研美国海军曾建造的两代舰船电磁脉冲辐射环境模拟器的参数、试验场选址及多次全舰电磁脉冲试验情况,并介绍目前正准备建造的新一代全舰威胁级电磁脉冲模拟器的参数和要求,以及当前用于全舰试验的电磁脉冲模拟器替代品−低幅度连续波扫频辐照系统,分析这些设施在当前美国海军电磁脉冲试验与鉴定中的重要性和作用,探讨美国海军建造新一代全舰电磁脉冲模拟器面临的主要问题。指出,全舰防护研究工作的重要内容是建造全舰电磁脉冲试验设施,开展全舰电磁脉冲效应建模与仿真,并制定相关的试验与防护标准等。
一种基于传输零点插入的多通带频率选择表面
唐旭英, 万国宾, 付斌, 韩先锋, 赵志颖
2020, 15(5): 79-84. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01706
摘要:
  目的  针对目前多频段频率选择表面存在的通/阻带选择性能有限、调控效果差的缺点,基于传输零点插入方法,设计一种多通带频率选择表面(FSS)。  方法  FSS单元由2层相同的组合结构和1层环形贴片结构组成,具有多个传输零点,可以通过调整物理尺寸实现对通/阻带频率的独立控制。基于FSS的等效电路法,按照其物理结构建立等效电路模型并进行分析,全波仿真与等效电路法(ECM)计算结果可以很好地拟合。  结果  仿真结果表明,所设计的三通带FSS可在C,X,Ku频段内形成3个传输通带,位于通带两侧的零点形成了陡峭的边沿,缩短了过渡带,高频零点形成了宽传输阻带,进一步提升了带外选择性能。  结论  所设计的FSS在工作频段内具有良好的极化稳定性和角度稳定性,且通/阻带独立性较好。
基于遗传算法的余割平方波束天线优化设计
燕秀林, 段冰, 张新刚
2020, 15(5): 85-89. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01685
摘要:
  目的  为了使天线性能在要求的角度范围内满足设计指标,提出一种基于物理光学理论分析天线远场性能以及采用遗传算法优化反射器形面的余割平方波束天线方法。  方法  首先,通过优化设计反射器形面来调整相位分布,解决天线方向图变形问题。然后,采用B样条函数来表征反射器的形变量,以天线在俯仰面不同角度的增益为优化目标,利用遗传算法来获得最优的设计结果。最后,采用自编程序对某个余割波束天线进行优化仿真。  结果  仿真结果表明,优化后反射器形面的形变量随天线x轴方向的增大而逐渐增大,但其相对标准抛物面的形变量都在0~0.12 m的范围内,且整个反射器形面的形变较光滑;经过进一步优化后,在0°~70°内天线增益均高于设计指标要求,在30°~60°内天线增益较之前最大提高了约1.2 dB。  结论  采用该优化设计方法不仅提高了天线的可加工性,还降低了系统的复杂度,在工程应用中具有重要的指导意义。
冰阻塞诱导的连体涡空泡及其发生机理分析
薛庆雨, 武珅, 顾湘男, 翟树成
2020, 15(5): 90-95. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01687
摘要:
  目的  连体涡空泡会导致螺旋桨诱导船体激振力急剧上升。因破冰船螺旋桨的负荷通常较大,再加之浮冰阻塞的复杂影响,发生连体涡空泡的风险较高,需要对其作用机理予以探索性的分析。   方法  在大型空泡水筒中开展机理性试验,并结合数值模拟手段,引入“皮鲁埃特效应”对连体涡空泡周围的流场进行详细研究。   结果  结果显示:当冰模型下端面至螺旋桨轴中心的距离H为桨模型直径D的0.25倍时,调节冰模型与螺旋桨的轴向位置可以诱发连体涡空泡;当H=0.5D时,连体涡空泡始终未发生。   结论  分析表明,较强的水动力相互作用、涡系结构以及“皮鲁埃特效应”是冰阻塞作用下螺旋桨连体涡空泡形成的机理。
基于数值模拟的螺旋桨吸气及水动力性能研究
张磊, 周志勇, 张雨新, 黄少锋
2020, 15(5): 96-101, 113. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01719
摘要:
  目的  为探究螺旋桨吸气带来的危害,在船舶设计阶段考虑防止螺旋桨产生吸气现象,开展CFD数值模拟研究。  方法  计算不同浸深比和进速系数下某螺旋桨模型的水动力性能,分析螺旋桨吸气现象的特点及其推力和扭矩变化,以及对比桨叶非定常载荷的变化。  结果  结果显示:浸深比h/D=1.0时,螺旋桨未产生吸气现象,其推力和扭矩无明显变化;浸深比0.6≤h/D<1.0时,螺旋桨受自由液面的影响,其推力和扭矩有一定的降低;浸深比h/D<0.6时,尤其在低进速系数时,螺旋桨产生了明显的吸气现象,其推力和扭矩显著下降。  结论  研究表明,当浸深比较小、进速系数较低时,螺旋桨容易出现吸气现象,并伴随着推力和扭矩的突变及桨叶受力脉动增大。
声速剖面主导的浅海声传播最佳深度规律研究
窦雨芮, 周其斗, 纪刚, 刘文玺
2020, 15(5): 102-113. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01659
摘要:
  目的  为提高实际海洋环境中不同季节时的水声通信和声呐探测能力,对浅海声传播的最佳深度现象进行研究。  方法  运用简正波方法,针对不同季节的典型声速剖面,计算典型声速剖面下不同频率和不同接收点深度的非相干声传播损失随距离和深度变化的伪彩图,研究不同声速剖面对声传播最佳深度的影响。  结果  结果显示:低频时,最佳深度不随声速剖面和声源深度的变化而变化,始终位于海水层中层附近;高频时,当声源位于等梯度海水层或负跃层下较深海水的等温层时,最佳深度位于声源深度和声源在等声速层内的对称深度,正梯度和负梯度下的最佳深度位于声源深度处。  结论  研究结果可为水声通信的接收点深度和被动声呐位置的选取提供参考。
结构与装置
基于SMOTE算法和动态代理模型的船舶结构可靠性优化
刘婧, 王德禹
2020, 15(5): 114-123. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01657
摘要:
  目的  针对传统船舶结构可靠性优化设计中难以同时保证全局近似精度与计算效率的问题,提出一种基于少数类合成的过采样算法(SMOTE)和动态代理模型的可靠性优化策略。  方法  首先,通过最优拉丁超立方试验设计,在设计空间中选择初始样本点,构造BP神经网络模型;然后,利用全局优化算法−模拟退火法(ASA)和可靠性优化设计的单循环法(SLA),找到当前全局最优解;最后,通过SMOTE算法增加最优解周围的样本点,更新代理模型以提高其在全局最优解附近的精度,直至优化迭代收敛。  结果  结果显示,SMOTE算法可以合成位于失效面附近的样本点,从而使BP神经网络模型更高效地拟合极限状态函数;SLA法将可靠性优化问题解耦成确定性优化问题,在保持计算精度的同时提高了计算效率。  结论  优化结果表明,采用所提方法在获得分析模型全局最优解的同时还能有效减少计算成本。
三体船新型分布式连接桥结构强度分析
黄立为, 魏成柱, 陈炉云, 梁晓锋, 易宏
2020, 15(5): 124-131. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01622
摘要:
  目的  减轻连接桥重量是降低三体船重量和重心的重要手段,而结构强度分析是判断减重方案是否可行的前提。  方法  首先,基于三体船的受力特点,提出一种新的分布式连接桥结构,以去除大部分不必要的面板。然后,采用有限元直接计算法分析新形式连接桥的结构强度,并与传统的整体式连接桥进行对比。  结果  计算结果表明,相比整体式连接桥结构,分布式连接桥在满足结构强度要求的前提下,使全船结构重量和重心分别降低了6.75%和5.54%。  结论  采用分布式连接桥可大幅减轻连接桥结构重量,降低三体船的重心和建造成本,为三体船结构设计提供了一种新的思路。
基于数字图像方法的加筋板屈曲失效路径试验研究
杨弋, 孔祥韶, 袁天, 吴卫国
2020, 15(5): 132-140. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01735
摘要:
  目的  为记录和分析轴向受压加筋板的实际屈曲失效历程,开展基于三维数字图像相关(3D-DIC)方法的加筋板轴向受压屈曲失效路径试验研究。  方法  建立测量轴向受压加筋板的三维变形场方法,通过用有限元分析软件ABAQUS进行数值仿真计算,确定几种不同尺寸加筋板试件并开展加载试验,使用3D-DIC方法测量轴压加筋板屈曲失效全场位移和应变信息,获取轴压加筋板的屈曲失效路径。  结果  试验结果表明:在初始压缩阶段,加筋板局部各跨出现了屈曲鼓包,且数目会随着载荷的增加而逐步增多;在后屈曲阶段,加筋板承载能力逐渐降低而离面位移持续增大,板格的屈曲波形发展合并为最终的位移分布;加筋板最终的失效模式表现为板的整体屈曲失效和加强筋的扭转屈曲失效。  结论  采用3D-DIC方法试验研究轴向受压下加筋板的屈曲失效路径,所得结果可为加筋板稳定性数值计算方法的研究提供可靠的验证信息。
多设备长条形基座的螺栓受力确定方法
王凡超, 王福花, 吴剑国, 李钧晖, 郑杰瑜, 陈沈
2020, 15(5): 141-146. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01702
摘要:
  目的  安装有多组设备的长条形基座在各种局部载荷作用下其螺栓群受力与普通基座不同,具有局部性的特点。  方法  采用有限元法分析基座螺栓群受力,梳理计算步骤和注意事项。针对基座局部承受的拉力、横向和纵向弯矩以及组合载荷作用,运用连续梁理论、力与力矩的平衡,给出一套螺栓群受力的简化计算方法和公式。结合某长条形基座在多种局部载荷作用下的螺栓群受力分析,说明计算过程和精度。  结果  结果表明:所提计算方法简单且精度较高,通常略大于有限元计算结果并偏于保守。  结论  该确定方法可用于舰船设备基座的设计及船体支撑结构的强度分析。
基于聚类分析的舰船冲击环境区域划分方法
张春辉, 张磊, 赵海江, 胡易舟, 李海涛
2020, 15(5): 147-153. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01701
摘要:
  目的  实船试验发现,舰船设备遭受的冲击输入不仅与设备自身特性有关,还与舰船安装位置有关,为使我国舰船设备冲击环境的划分与评价更具合理性,需对舰船冲击环境区域划分技术进行研究。  方法  基于Ward聚类分析方法提出一种新的冲击环境区域划分方法,利用该方法对某型船的仿真及实验结果进行数据挖掘分析,并采用正态分布函数及Russell误差因子法,对运用该方法和BV标准规定的区域划分结果进行对比分析。  结果  结果显示,与BV标准方法相比,采用新方法划分的冲击环境区域设计谱值离散度较小,且全频段误差数较小。  结论  所提舰船冲击环境区域划分方法可有效处理冲击环境区域划分问题,对舰船设备抗冲击标准的制定具有重要参考意义。
螺旋桨低频振动声辐射特性研究−水母效应
吴崇建, 雷智洋, 徐鑫彤, 王晴, 王春旭
2020, 15(5): 154-160. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02024
摘要:
  目的  螺旋桨“水母模态”被激发可诱导出强烈的低频窄带声辐射。在此基础上,分析“水母模态”的第2种机制:由纵振传递引起的艇体结构振动声辐射−我们称之为潜艇的“水母效应”。  方法  基于等效声源法建立螺旋桨直发声偶极子模型;根据耦合有限元/边界元方法建立桨−轴−艇系统振动声辐射数值模型。  结果  研究表明:螺旋桨“水母模态”被激直发声因偶极子叠加而显著增强;螺旋桨低频弹性模态将桨−轴−艇系统的动态力传递显著放大,使纵振辐射水平大幅提高成重要声特征;横向激励与螺旋桨重频模态关联。  结论  研究揭示的潜艇“水母效应”概念内涵及发声机理,可为低噪声螺旋桨设计及舰船推进系统噪声控制提供基础理论,具有重要的理论和工程价值。
桨叶振动对螺旋桨垂向激励下潜艇结构振动与声辐射的影响
王路才, 周其斗
2020, 15(5): 161-166. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01610
摘要:
  目的  研究螺旋桨对潜艇结构振动和声辐射造成的影响。  方法  以螺旋桨不定常激振力为输入,分别以螺旋桨、艇体和整艇外湿表面的振动及其辐射噪声为输出,建立SUBOFF模型艇的艇体通道声学传递函数(ATF),通过对比上述3部分湿表面的声学传递函数,对照传递函数谱峰频率与螺旋桨的模态频率及其振型,着重分析螺旋桨桨叶振动对螺旋桨垂向激励下潜艇结构振动与声辐射的影响规律。  结果  研究表明:螺旋桨对整艇结构振动和声辐射的影响主要与螺旋桨模态频率及单桨叶交叉振动振型有关。当螺旋桨出现单桨叶交叉振动振型时,螺旋桨和整艇湿表面的声学传递函数出现了明显的谱峰,谱峰频率与螺旋桨模态频率对应,而在艇体湿表面的声学传递函数中该谱峰并未被表现出来;在其他频段,艇体湿表面的声学传递函数基本反映了整艇结构的振动与声辐射特性。  结论  所得结果可为声学设计阶段潜艇螺旋桨的设计提供参考,亦可为整艇噪声源的识别分析提供新思路。
基于COMSOL的组合空腔结构声学覆盖层的声学性能分析
柯李菊, 刘成洋, 方智
2020, 15(5): 167-175, 182. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01673
摘要:
  目的  针对单一腔型声学覆盖层低频隔声性能和耐压性能较差的特点,使用COMSOL有限元软件计算组合空腔结构声学覆盖层的声学性能和在静水压力下的变形量。  方法  将COMSOL软件仿真结果与前人的实验值进行对比,以验证采用COMSOL软件计算声学覆盖层隔声量和吸声系数的有效性,并研究组合空腔几何尺寸和小孔结构对声学覆盖层的隔声、吸声和耐压性能的影响。  结果  结果表明:声学覆盖层的空腔体积越大,低频段的隔声性能越好,中、高频段的吸声性能变差, 相邻空腔之间的距离增大会降低低频段的隔声量;空腔对耐压性能的影响在于其体积占比越大,耐压性能越差; 在组合空腔四周布置一定数量的圆柱小孔会提高声学覆盖层低频段的隔声和吸声性能,并使峰值频率向低频移动。  结论  因此,组合空腔中几何尺寸的选取需考虑低频隔声性能与耐压性能之间的平衡,在组合空腔四周布置圆柱小孔也能改善声学覆盖层的低频声学性能。
阻振结构在甲板结构低频隔振中的应用研究
周强, 王青山, 钟锐
2020, 15(5): 176-182. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01671
摘要:
  目的  研究采用阻振结构环路降低甲板结构平均振级、阻隔甲板结构低频振动向外传递的可行性。  方法  采用数值预报方法,分析阻振结构环路形式及截面参数对甲板及其邻近舱壁结构低频振动传递的影响。通过对比得出阻振效果较佳的阻振结构环路形式。在此基础上,开展阻振环路截面参数化研究,提出较优的甲板结构低频减振设计方案。  结果  研究表明:当阻振结构增重不超过主机舱总质量的5%时,同等质量的矩形多级阻振结构环路相对于其他环路形式具有更好的阻振效果;针对宽度不小于50 mm的阻振结构,当高度选择500 mm这一相对较优值时,选择宽度相对较小的阻振空心方钢,对降低甲板及邻近的舱壁结构平均振级的效果更好。  结论  研究结果为海洋平台甲板结构低频隔振设计提供了新思路。