利用近场法向声能流调控远场低频线谱噪声的自适应控制方法

针对水下结构远场低频辐射噪声的控制问题,提出了基于水下结构近场法向声能流的噪声自适应控制方法。该方法以结构近场的法向声能流作为控制物理量,利用有源控制系统自适应调节次级声源,抑制结构法向方向上的能量传播,实现远场低频辐射噪声控制。以圆柱壳为模型的试验结果表明,在1000~3000 Hz的频段内,相比于传统的以近场声压作为控制物理量的有源控制方法,能流法能够在保证总辐射声功率不升高的前提下,实现远场周向52.8%~76.3%区域内的噪声控制,且频率越低,降噪范围越广。

船舶机械低频线谱振动传递的主动控制（英文）

针对船舶机械振动的低频线谱主动控制,文章采用输出力大、频响平直、无接触式的磁悬浮作动器,分析了永磁偏置式作动器的电-磁-力耦合特性,推导了磁悬浮主被动隔振系统运动方程和系统稳定性影响因素;研制了满足船舶应用要求、具有冲击摇摆适应能力的磁悬浮-气囊主被动混合隔振器。采用收敛快速的窄带多通道Fx-Newton算法,并针对线谱频率波动时的控制鲁棒性,提出了窄带滤波相位差的自适应补偿环节。在船用200 k W柴发机组上进行了主被动混合隔振实验,未开启线谱控制时,可获得>32.8 d B的宽频隔振效果;控制开启后,可进一步有效衰减传递到基座的多根线谱振动,并且在柴发机组的转速波动工况下依然能实现快速收敛、稳定和高效控制。该主被动混合隔振系统可满足船舶机械低频线谱控制的工程实用要求。

非空泡螺旋桨低频线谱噪声时域预报方法

针对非空泡螺旋桨的低频线谱噪声特点和数值处理方法,用基于速度势的面元法和噪声时域预报方法进行了研究.用面元法对非均匀流场中的螺旋桨非定常压力分布进行计算,将计算得到的压力时域信号输入到噪声积分方程中,可以得到螺旋桨诱导的噪声声压,该方法直接将噪声源分布在真实的螺旋桨表面而非螺旋桨的拱弧面,对噪声源和观测点的距离没有作任何近似,并可以考虑桨毂对噪声声压的影响.计算结果表明,在非空泡条件下,桨叶厚度、桨毂负荷和桨毂厚度引起的噪声声压非常小,对螺旋桨低频线谱噪声总声级的贡献可以忽略不计,高阶叶频声压级比一阶声压级明显低,一阶叶频声压级在桨轴方向上最大,在桨盘面方向最小.

充液管路低频线谱噪声有源控制试验研究

[目的]充液管路系统的管口辐射噪声是舰船管路噪声控制的重点,具有较高能量的低频线谱噪声更是亟需得到进一步的抑制。[方法]针对充液管路低频线谱噪声问题,设计一套有源消声系统并进行试验验证。该系统由次级声源、控制器、功率放大器和传感器等构成。采用频率追踪算法对线谱频率进行估计,使用谐频自适应控制算法设计控制滤波器。建立泵水循环管路试验系统,开展固定线谱、移动线谱、多线谱噪声有源控制试验,验证有源消声系统的降噪性能。[结果]试验结果表明,该系统可自动跟踪线谱频率,实现移动频率的线谱噪声控制,能够同时控制多根线谱噪声,在管外取得8 dB以上的降噪效果且系统具有较好的鲁棒性。[结论]所得结果可为舰船管路系统低频线谱噪声控制提供可行的方案。

基于矢量线阵的目标低频线谱提取方法

针对矢量线阵跟踪目标低频线谱提取问题,提出了一种矢量线阵低频线谱提取方法,其中利用拉平后线谱的均方差乘一比例因子设为门限的方法,可以有效提取线谱成分;并且研究了利用互谱中高信噪比线谱测向剔除干扰线谱方法,准确提取出目标特征线谱,可较有效解决矢量线阵左右舷目标低频线谱特征相互干扰问题。上述矢量线阵低频线谱提取方法,得到了海试数据的初步验证。

利用位置估计进行船舶噪声低频线谱有源控制

提出了一种基于接收点位置估计的船舶航行噪声低频线谱有源控制方法。利用船壳上布设的次级声源实现低频线谱的有源抵消,其信号处理使用了估计的接收点位置信息。通过仿真分析了位置估计误差对船舶航行过程中低频线谱信号有源降噪效果的影响。仿真结果表明,方位估计误差可控时该方法降噪效果良好。

降低低频线谱的阻抗增强环肋圆柱壳结构设计

为降低水下航行体的低频线谱,对环肋圆柱壳进行了阻抗增强设计.基于模态分析理论分析了利用机械阻抗进行振声控制的机理,指出利用肋骨的不等截面、附加阻抗增强设计可以有效抑制圆柱壳的低阶"优势模态";根据阻抗失配和波型转换原理在肋骨腹板上添加振动阻尼物,采用波动理论分析了振动波传递特性,给出了具有高传递损失的阻抗增强肋骨设计方法.在上述基础上,提出一种阻抗增强环肋圆柱壳结构,对该新型肋骨加强圆柱壳振声性能进行了分析.结果表明提出的阻抗增强肋骨环肋圆柱壳不仅可以有效降低壳体振动均方速度,还大幅削弱了低频噪声线谱,具有较好的减振降噪效果.

基于统计分析的水声低频线谱检测试验研究

针对浅海水声低频线谱检测应用场景,在理论仿真和海试数据处理基础上,采用统计分析的方法,对浅海低频环境噪声特性进行了分析和研究。对浅海低频环境下的线谱信号检测性能进行了数值模拟和仿真,获得了理论和试验环境下描述低频线谱信号检测性能的接收机工作特性(Receiver Operating Characteristic,ROC)曲线。理论和试验数据分析表明,浅海低频环境噪声基本符合理论描述的瑞利分布特征,线谱检测所需的信噪比判决门限略高于理论值,并随噪声的频率分布而变化。

低频线谱激励下动力吸振器设计研究

针对动力吸振器在船舶领域应用较少及舰艇在低频振动时减振降噪措施较难实现这一现状,构建低频线谱激励下舰艇附加动力吸振器设计流程及研究其减振降噪特性。首先,按比例建立某舰艇双层底仿真模型,并在20Hz～400 Hz频段内对离心泵机脚加速度激励下的该双层底模型进行谐响应分析,得到各节点处位移响应峰值并确定33 Hz为动力吸振器吸振频率,然后应用有理分式多项式法识别安装位置处主系统等效参数及通过定点理论确定动力吸振器参数,同时探究动力吸振器质量和安装数量对吸振效果的影响。最后,建立Virtual Lab边界元模型,求解吸振前后双层底模型外底辐射声功率。仿真结果表明:动力吸振器设计流程合理,双层底模型在吸振频率33 Hz处振动烈度数值及辐射声功率均有较大程度降低;20 Hz～60 Hz频段内外底板合成声功率降低9.55 dB,减振降噪效果明显。

基于滞回非线性基座结构的舰船低频线谱重构试验研究

针对舰船振动噪声低频(100 Hz以下)线谱重构问题,提出了一种含半主动作动元件(磁流变阻尼器)的滞回非线性基座结构,并给出了基于MRD(magnetrokeological damper)电流调节的舰船振动低频线谱重构方法。首先,基于Bouc-Wen滞回非线性模型建立起了新型基座结构的运动方程并开展数值仿真分析,发现MRD的引入在使基座振动出现了分岔、混沌特征,这为舰船振动线谱重构奠定了理论基础;为进一步验证所提滞回非线性基座的低频线谱重构效果,搭建了缩比模型试验平台并开展了线谱重构试验。试验结果表明:40组工况中线谱幅值降低效果平均达到49.8%,最大可达90.7%。

海洋平台低频线谱振动控制方法

针对已建海洋平台结构低频(30Hz以下)线谱振动控制难题,基于吸振原理,开展低频线谱振动控制方法研究,讨论动力吸振器与振动系统主结构最优质量比、阻尼比、频率比的取值范围,以及动力吸振器最优布置数量和布置位置等。以典型海洋平台板架结构为例,建立有限元模型,验证了动力吸振系统化方法的有效性,并在此基础上,针对某海洋平台振动超标问题开展动力吸振系统化方法的工程应用研究,旨在为海洋平台低频线谱振动控制提供方法依据。

低频线谱的一种估计方法

分析几种低频线谱参数估计方法的优点与不足，结合舰艇噪声低频线谱所具有的特点，应用数字滤波一相关谱估计（ＤＦ—Ｃ）和自回归移动平均（ＡＲＭＡ）模型相结合的方法（ＤＦ—ＡＲＭＡ）对低频线谱作估计，所得线谱的强度和频率估计值准确度较高。

舰船螺旋桨空化低频辐射噪声时频域仿真

依据空泡动力学经典理论的分析结果,仿真出单个空泡体积变化时间波形及相应的声脉冲。将旋转桨叶充分空化情况下,一周期内引起的空泡群破灭过程的平均行为用单空泡仿真,并将不均匀尾流场空泡群噪声辐射近似描述为以叶片频倒数为周期间隔出现、幅度随机变化的单脉冲所构成的脉冲序列组成,并在声压脉冲波形上叠加适当的高斯白噪声。推导了宽带洛埃镜模型信道响应函数,分析其相应的谱特性,对深海近表面目标螺旋桨空化近场低频辐射噪声场进行了仿真,仿真结果与实测数据吻合较好。

被动线谱检测的子带分解和分方位区间融合算法

目标辐射噪声低频线谱丰富,线谱相对谱级高,且较稳定,可直接应用于目标检测。基于子带分解处理的现有融合方法适用于信噪比相对较高情况,而对于相干干扰噪声或强宽带噪声,线谱目标的有效检测仍没很好解决。本文从子带空间谱统计特性出发,利用线谱谱级高出连续谱10～25 d B,线谱频带所在方位区间的输出方位波动小,而其它分区间的输出方位波动大的特点,提出了一种在信噪比低,多目标并存情况下更有效的线谱提取融合方法。理论仿真和海试实验数据处理结果验证该算法较常规方法稳定,对于高谱级线谱,算法适用范围广、检测效果好,直观、简便,为实际工程应用提供了一种新方法。

充液管路线谱噪声主动控制试验

针对充液管路系统低频线谱噪声控制问题,设计1套充液管路噪声主动控制系统并进行试验验证。在循环水管路试验平台上开展不同工况下的多线谱噪声有源控制试验,验证有源消声系统的降噪性能。试验结果表明,该系统可实现低频线谱噪声的有效控制,在管内可以取得10 dB以上的降噪效果,系统具有良好的鲁棒性。试验结果可以为舰船管路系统噪声主动控制提供切实有效的依据。

一种改进的声呐线谱检测处理方法

利用在潜艇/水面舰艇辐射噪声低频线谱相对稳定,起伏较小,而海洋噪声以及瞬态干扰起伏较大的特点,提出了一种改进的谱估计方法,该方法可以提高对稳定线谱的检测能力,同时可抑制瞬态干扰。通过仿真和海试数据验证了该方法的有效性。

基于局域共振的舰船浮筏低频减振方法

为控制动力机械激励下的舰船浮筏低频振动和噪声线谱,由变分原理建立了动力机械-平板-局域共振单元的耦合振动方程,采用模态叠加法导出了耦合振动方程的解,并给出了平板辐射声功率级的计算公式;设计了小尺寸轻质低频局域振子,分析了局域共振单元对动力机械激励下平板结构低频振动与辐射声功率线谱的控制效果。研究表明:在附加质量小于平板质量3%的要求下,局域共振单元可将低频振动线谱激励下平板结构表面平均振速级和辐射声功率级降低10%以上;当局域共振单元中包含多个固有频率不同的局域振子时,可以控制平板结构的多个低频振动与噪声线谱。

船舶航行辐射噪声的主动控制方法研究

船舶航行辐射噪声控制对于环境保护和军事应用均具有重要意义。根据船舶的航行轨迹和接收点建立了自适应噪声抵消模型,从船舶外部对其产生的特定低频线谱进行主动控制,实现局部自由声场静区。针对低频线谱信号,在船舶上布设自适应次级声源,进行了不同信号频率的仿真,研究其在特定空间内产生的降噪效果。仿真显示当船舶在特定区域内航行时,次级声源的开启能够在接收点处实现特定低频线谱信号的有效抵消。针对仿真结果,理论推导了有效声抵消区域半径的计算公式。由此得到了一种可能的船舶航行辐射噪声低频线谱主动控制方法:首先计算有效声抵消区域半径,当船舶进入或离开该区域时,动态开启或关闭次级声源,从而实现噪声的有源控制。

螺旋桨空化噪声谱模型及结构特征

为研究螺旋桨低频空化噪声线谱的结构特征,考虑了桨叶的非均匀性和空化过程的非严格周期性,改进了螺旋桨空化过程模型,用统计方法求解了空化噪声的平均功率谱.分析了典型的空化谱特征及其在舰船航行状态不稳定和存在近场干涉时的变化情况.结果表明:典型的螺旋桨低频空化噪声线谱存在能反映叶片数的成组结构;舰船航行状态不稳定时,空化过程的周期性较弱,谐波较少;声源与接收器距离较近以及双车螺旋桨是常见的近场干涉情况,此时,线谱谐波结构发生变化.航行状态不稳定及近场干涉情况下线谱谐波结构都难以反映正确的叶片数特征.

新型橡胶-电磁复合主被动隔振器研究

船舶动力设备是船舶振动噪声的重要来源,其运行过程中产生的宽带和低频线谱振动对舱室噪声和水下辐射噪声具有重要影响。针对船用动力设备质量大、振动强的特点,提出一种结构紧凑的低频橡胶隔振器与线性电磁作动器复合的主被动隔振器,并分别对被动隔振器的静态承载能力、电磁作动器的驱动力以及主被动隔振效果进行了仿真分析和测试。结果表明,橡胶隔振器可承受15 t载荷,具有线性刚度,电磁作动器力常数可达72 N/A,与频域加权的干扰重构Fx-LMS控制算法相结合,能大幅抑制300 Hz以内的线谱振动,主被动联合隔振效果优异。