[发明专利]舰艇振动壳体的辐射噪声预测方法

说明书

公开舰艇振动壳体的辐射噪声预测方法，方法中，采集舰艇振动壳体的振动信号，对两个切向加速度信号和一个法向加速度信号进行时间积分得到两个切向速度信号和一个法向速度信号基于声波速度和声压的控制方程空间离散化和时间积分，构造舰艇振动壳体辐射噪声预测模型，其中，声场变量包括声压大小p(x，t)、声波切向速度u_τ′(x，t)和u_τ″(x，t)、声波法向速度u_n(x，t)，x表示为声辐射场的不同位置，针对声场变量采用DRP空间离散格式和LDDRK时间积分格式构造PML的无反射预测模型；在模型中添加切向速度变量和法向速度变量以计算壳体振动情况下的声场随时间的变化情况；计算每一时间步长下，舰艇振动壳体运动对声场变量的影响以预测每一时刻舰艇振动壳体的声辐射大小。

技术领域

本发明涉及声学仿真技术领域，尤其涉及一种舰艇振动壳体的辐射噪声预测方法。

背景技术

舰艇隐身性能是舰艇生存能力和战斗力的关键特征，也是各国提升海上军事威慑力的关键技术。然而，在浩瀚的海洋水介质中，声场是唯一能够远距离传递信息的物理场。因此，舰艇水下辐射噪声是其隐身性能的核心指标。为了降低舰艇水下辐射噪声水平，在设计阶段常用缩比试制的方法测试该指标的大小。但是缩比试制方法不仅耗费大量的人力物力，而且受到尺度效应和实验环境的影响。由于数值仿真具备适应性强、不受环境影响、耗费小、周期短等优势，逐渐成为设计阶段的主要分析手段。但是传统噪声预测方法精度不高，并且容易受到边界效应的影响，不能精确有效地分析振动壳体的辐射噪声大小。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种舰艇振动壳体的辐射噪声预测方法。采用已知的振动壳体加速度信号，利用高精度的空间离散格式和时间积分格式，以及消除边界反射效应的边界吸收层，从而构造出振动壳体辐射噪声预测模型。在此基础上添加随时间变化的壳体运动速度边界条件，以此实现辐射噪声的精确预测。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的一种舰艇振动壳体的辐射噪声预测方法包括：

S100：采集舰艇振动壳体的振动信号，得到壳体的切向加速度信号和法向加速度信号其中X(t)表示为壳体边界的位置；

S200：对所述切向加速度信号和法向加速度信号进行时间积分得到切向速度和法向速度

S300：基于声波速度和声压的控制方程空间离散化和时间积分，构造舰艇振动壳体辐射噪声预测模型，其中，声场变量包括：声压大小p(x，t)、声波切向速度u_τ′(x，t)和u_τ″(x，t)、声波法向速度u_n(x，t)，其中，p(x，t)和u_τ′(x，t)以及u_τ″(x，t)中的x表示声辐射场的不同位置，针对所述声场变量采用DRP空间离散格式和LDDRK时间积分格式构造PML的无反射预测模型；

S400：在所述模型中添加所述切向速度变量和法向速度变量以计算壳体振动情况下的声场随时间的变化情况；

S500：计算每一时间步长下，舰艇振动壳体运动对声场变量的影响以预测每一时刻舰艇振动壳体的声辐射大小。

所述的方法中，步骤S100中，舰艇振动壳体上均匀布置三向加速度传感器，以采集舰艇振动壳体上多点的切向加速度信号和法向加速度信号

所述的方法中，步骤S200中，对振动壳体的切向加速度信号和法向加速度进行时间积分获得振动壳体上多点的切向速度和法向速度