浅海波导中有限弹性结构声辐射预报的波叠加法研究

It is practical significant for quick prediction of the sound radiated from underwater structure, as this technique had been using in the development of the quiet submersible. Unfortunately, the actual environment of submersible is not free field, but the waveguide with the reflection of the surface and the bottom, which makes problems as the coupled structural vibration with water, the multipath of the sound propagation and the multiple scattering coupled with structural. It is not an easy task to predict the sound radiated from the structure in waveguide. The project intends to make measured vibration date as the input quantity, and the finite elastic structure will be dispersed by wave superposition theory. Then the sound propagation algorithms in waveguide will be combined to realize the quick prediction of the sound radiated from large-sized elastic structure in shallow sea. The reformation of the Green function for equivalent source in waveguide, multiple scattering between structure and the boundaries of waveguide, and the high frequency expansion of the wave superposition method will be focused. The corresponding theory and fast algorithm will be established finally. The achievement of the project is not only a guide to the target identification and the checking measurements of the noise reduction in waveguide, but also a theoretical basis for the safe radius and the dynamic acoustic stealth of submersible. It plays a decisive significance to the real-time acoustic radiation prediction and the tactics to increase the vitality of submersible in shallow sea.

水下结构辐射声的快速预报具有重要的现实意义，在国外，辐射噪声的快速预报技术已用于安静型潜器的研制。然而潜器所处的实际环境并非自由场，往往是存在水面和水底反射的浅海波导，这涉及了结构与水的耦合振动、声的多途传播以及多次反射声造成的互散射与结构的耦合等问题，使得浅海波导中结构的声辐射预报并非易事。本项目拟采用振动实测数据作为输入量、波叠加声辐射预报理论离散有限弹性结构，再联立浅海波导中的几类声传播算法；重点解决等效源Green函数波导修正、浅海波导边界与结构间的多次散射、波叠加高频扩展等问题；最终建立相应的理论及快速算法，以实现浅海中大型弹性结构声辐射的快速预报。这不仅对信道中目标的检测识别，减振降噪在水声信道中效果的检验具有一定指导意义；而且能为潜器各工况下的安全半径预报、实现动态隐身提供必要的理论基础；对浅海中潜器辐射噪声的实时监测、制定技战术策略以及提高潜器生存力具有举足轻重的作用。

水下结构辐射声的快速预报具有重要的现实意义，在国外，辐射噪声的快速预报技术已用于安静型潜器的研制。然而潜器所处的实际环境并非自由场，往往是存在水面和水底反射的浅海波导，这涉及了结构与水的耦合振动、声的多途传播以及多次反射声造成的互散射与结构的耦合等问题，使得浅海波导中结构的声辐射预报成为需要研究的课题。. 本项目对浅海波导中声辐射预报的理论模型及快速算法、浅海波导边界与结构间的多次散射在声辐射预报中的处理方法等展开研究。采用波叠加声辐射预报理论离散有限弹性结构，再联立浅海波导中的几类声传播算法；重点考虑了等效源Green函数波导修正、浅海波导边界与结构间的多次散射、波叠加高频扩展等问题；建立了相应的理论及快速算法，以实现浅海中大型弹性结构声辐射的快速预报。. 项目建立的声辐射预报方法物理意义明确，能用于波导中结构的声辐射预报及评估，具有较好的应用前景。仿真分析的波导中有限弹性结构的振动声辐射、设计完成的波导中圆柱壳模型的声辐射预报实验，对于验证和揭示波导中弹性结构的声辐射特性具有参考意义。项目对信道中目标的检测识别，减振降噪在水声信道中效果的检验具有一定指导意义；而且能为潜器各工况下的安全半径预报、实现动态隐身提供必要的理论基础；对浅海中潜器辐射噪声的实时监测、制定技战术策略以及提高潜器生存力具有举足轻重的作用。