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一种基于振动数据的水下大型结构声辐射估算方法研究

时间:2012-08-03  作者:程晶
⑤按新的权值和阈值重新进行正向计算,直到(允许误差)。

该算法的结构如图1所示物理论文,图中为输入变量,为输出变量,为权系数,为阈值,为中间过程输出结果。

 

图1 估算方法结构示意图

Fig.1Sketch map of estimation arithmetic structure

图2 大尺度圆柱壳模型振动/辐射噪声计算基本原理

Fig.2Compute principium of Large-scale column hull’s vibration and radiation noise

表1 声辐射估算误差与样本数及测点数关系

Chart1 Relationof sound radiation estimation error and swatch along with measure point number

dB

B

 

10

50

100

200

10

[-11.4,8.0]

[-9.0,6.1]

[-7.6,7.3]

[-5.2,4.7]

30

[7.8,-7.4]

[-6.8,6.0]

[-5.6,4.2]

[-4.7,3.0]

50

[-6.0,5.7]

[-4.5,4.5]

[-4.2,3.0]

[-3.5,3.1]

80

[-2.6,3.7]

[-3.4,2.3]

[-3.0,3.0]

[-2.6,2.7]

振动数据

图3 实测稳态下不同工况数据辐射噪声估算结果与真值比较曲线

Fig.3Compare curve between estimation and real value of steady work

 

图4 谱级估算结果与真值比较曲线图

Fig.4Compare curve between estimation and real value of spectrum

3估算方法可行性仿真验证

为验证上述估算方法的可行性,以下建立圆柱壳模型,该模型长125米,半径8米,厚度0.03米;设置4个激励力物理论文,大小在10~200N之间随机可调,距离端面分别为15米、40米、85米、123米,相关系数为0;分析频带从20Hz到5000Hz,计算壳体表面测点加速度,正横方向辐射声压。通过建立结构振动与声辐射数据对,计算辐射函数,验证文中提出方法的可行性。该模型原理如图2所示。

利用图2的模型建立了100个数据对,其中80个数据对用作计算辐射函数,20个数据对用作验证辐射函数。表1给出不同采样点与样本数条件下,算法的估算误差(20个测试样本中误差正负最大值)。壳体表面加速度采样点个数为10、50、100和200。10个采样点时,采样点进行了优化选择,大致布放在激励力附近。

从表1数据可以看出:样本数一定的条件下,随着测点数增加估算误差减小;测点数一定的条件下,随着样本数增加估算误差减小;误差不是无限减小的,当误差减小到一定范围时,在该范围内波动,此时增加测点意义不大。

4估算方法实测数据验证

验证方法:作者将水下大型结构不同工况实测数据分成两部分,一部分用力计算估算算法的辐射函数,约占样本总量的70%,另外一部分用作验证,约占样本总量30%论文提纲怎么写。将估算结果与实际测量得到的结果进行比较。

图3给出了不同工况稳态条件下算法给出的水下大型结构辐射噪声总声级估算结果与真值的比较情况。图中横坐标是样本,纵坐标是估算值与真值,单位(dB),每格代表4dB。从图3中可以看出:稳态下估算结果与真值比较估算误差在3dB以内。

图4给出了某一工况下,水下大型结构不同谱级的辐射噪声估算结果与真值的比较情况。图中横坐标是样本物理论文,纵坐标是估算值与真值,单位(dB),每格代表4dB。从图4中可以看出:估算结果与真值在不同频段上趋势一致性较好,不同频段估算误差在2dB以内。

5估算方法运行时间测试

以在大型结构安装200个振动加速度计监测点为例,测试文中提出的估算方法的执行时间,以每通道采样率为100kHz,每通道512点计算一次测试,计算需要26uS,估算一次200个监测点的声辐射时间为600uS,则总时间需要1.5mS,512点采样时间为5.12mS,由此表明该算法在工程上具有进行实时辐射噪声估算的可行性。

6结论

本文提出的水下大型结构声辐射估算方法对实测数据进行验证,可以给出较为准确的估算结果。该方法计算量小,运算速度快,可以实现声辐射的快速估算,具有转化为工程应用的可行性。


参考文献:
[1]孙雪荣等.船舶水下结构噪声的研究概况与趋势.振动与冲击,2005,24(1):107-113
[2]汤渭霖,何兵蓉.水中有限长加肋圆柱壳体振动和声辐射近似解析解.声学学报,2001,26(1):1-5
[3]刘涛,范军,汤渭霖.水中弹性圆柱壳的共振声辐射.声学学报,2002,27(1):62-66
[4]时胜国,杨德森,何元安.水下结构辐射噪声工程估算方法研究.哈尔滨工程大学学报,2002,23(1):91-94
[5]王斌,陈明,汤渭霖.Kirchhoff近似预报辐射声场的低频适用性.船舶力学,2008.
[6]王斌,汤渭霖,范军.一种辐射声场近似计算方法——单元辐射叠加法.声学学报,2008.
 

 

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