少测点条件下的水下航行器辐射噪声实时预报方法研究

Real time prediction of underwater craft radiated noise in small sample size situations is studied　by using acoustic radiation mode and near-field acoustic holography technique. Firstly, on basis of small sample size of acquired data, vibration in other positions is emstimated by acoustic radiation modes. Then, by combining the acquired and estimated data,the radiated noise of underwater craft is predicted by near-field acoustic holography technique, method of accelerating the prediction speed is also studied to fullfill the goal of real time prediction. It is able to overcome deficiencies in convention methods, namely, large number of measurement points or complex mathmatic physic modelling and experiments are needed. Therefore, real time prediction of underwater craft radiated noise in practice becomes possible and the acoustic stealth state of underwater craft can be seized accurately, then technical and decision measures of adjusting the navigation state or adopting vibration & noise reduction methods can be made correspondingly. In a word, the results of this study will make practical significance on improving the acoustic stealth of underwater craft in our nation.

利用声辐射模态和近场声全息技术开展少测点条件下的水下航行器辐射噪声预报研究。首先在已有的少测点数据的基础上，利用声辐射模态估算外壳其它位置处的振动，然后根据已有的测点数据和估算数据，结合提高辐射噪声预报速度的方法，最终通过近场声全息技术完成水下航行器的辐射噪声的实时预报；可以有效克服传统方法需要大量测点数据或复杂建模与测试的缺陷，使得对实际应用中的水下航行器辐射噪声进行实时预报成为可能；从而可以实现实时准确地掌握水下航行器辐射噪声及其声隐身状态的目的，为其调整航行状态或采取有效的减振降噪措施、保持良好的声隐身状态提供技术保障和决策支持；研究成果将对提高我国水下航行器声隐身性能具有重要的现实意义。

以水下航行器辐射噪声实时预报为目标，本项目首先研究了复杂结构的辐射模态计算方法；然后提出了利用声辐射模态包含结构表面几何形状信息的等性质，以声辐射模态作为基函数对结构法向振速进行准确重建的方法，并研究了此方法中关于辐射模态阶数选取原则、测点布置优化等具体问题；在此基础上，研究了提高水下航行器辐射噪声的预报精度和速度的方法，实现辐射噪声的实时快速预报。通过以上三个方面的研究，实现了在外壳测点布置较少的实际条件下的水下航行器辐射噪声实时预报流程与算法。.通过仿真计算和两端封闭的双层钢质圆柱壳体在消声水池中的试验研究对所提出的方法进行了验证，结果表明：①所提出的复杂结构辐射模态计算方法可以有效解决一般方法在求解辐射阻抗矩阵存在困难的问题，准确实现复杂结构声辐射模态的计算；②当测点数目较少时，所测的结果不能准确地表示结构的实际振动情况，在波数域内表现为与振动相关的波数成份的丢失；利用所提出的方法，可以较为准确地重建和恢复结构的表面法向速度及其波数成份，为实现少测点条件下辐射噪声的准确计算奠定了基础；③ 利用近场声全息技术和声辐射模态的嵌套性质，可以有效提高辐射噪声预报的精度和速度。由此验证所提出的少测点条件下的水下航行器辐射噪声实时预报方法的有效性。.此方法可以有效克服传统方法需要大量测点数据或复杂建模与测试的缺陷，使得对实际应用中的水下航行器辐射噪声进行实时预报成为可能；从而可以实现实时准确地掌握水下航行器辐射噪声及其声隐身状态的目的，为其调整航行状态或采取有效的减振降噪措施、保持良好的声隐身状态提供技术保障和决策支持；研究成果将对提高我国水下航行器声隐身性能具有重要的现实意义。