手性結構覆蓋層的水下隔聲抑振機理研究

《手性結構覆蓋層的水下隔聲抑振機理研究》是依託上海交通大學，由華宏星擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：手性結構覆蓋層的水下隔聲抑振機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：華宏星
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

本項目提出的手性材料結構覆蓋層新概念是一種敷設於艦艇濕表面的新型覆蓋層，用於抑制艦艇機械噪聲向水中輻射。項目重點研究在流固耦合條件下手性材料結構的阻抗失配特性、負泊松比材料特性、波形轉化特性和周期結構禁帶特性的抑振隔聲機制，從介觀和巨觀上揭示其在機械激勵下板殼振動噪聲與手性結構覆蓋層的相互作用機制，手性結構覆蓋層的水下聲輻射特性和對殼體水下聲輻射的隔離機理；尋找水下高效隔聲耐壓的拓撲結構和定量計算方法，為艦艇抗衝擊和聲隱身提供新概念、新思想和新方法。

結題摘要

本項目提出利用手性材料結構覆蓋層新敷設於艦艇濕表面，以抑制艦艇機械噪聲向水中輻射。在明確艦船加筋板結構的聲輻射機理基礎上，重點研究手性材料結構的協調變形、周期禁帶、阻尼效應對水下聲輻射的隔離機理，同時研究阻抗失配、負泊松比效應在覆蓋層抗沖方面的套用，為艦艇抗衝擊和聲隱身提供新概念、新思想和新方法。 建立了加筋板結構的聲振耦合模型，分析了加筋板結構的聲輻射特性，明確了加筋板結構的聲輻射機理，由於加筋板某些模態存在不可抵消的體積速度，造成其聲輻射效率高。 建立了敷設和不敷設手性覆蓋層加筋板的聲振耦合輻射模型，分析了手性覆蓋層的協調變形聲輻射抑制機理。手性覆蓋層內部節點的旋轉變形使覆蓋層濕表面的法向振速分布具有低聲輻射效率而降低輻射噪聲。基於周期結構理論，研究了周期手性結構覆蓋層的禁帶特性在振動隔離和結構聲輻射抑制方面的套用。並通過添加局域共振子的周期手性結構覆蓋層來增強低頻及禁帶區域上的振動衰減、抑聲能力。研究了覆蓋層的粘彈性阻尼性能與構型之間的關係，結果表明菱形排列手性多孔覆蓋層在低頻區域上具有較好的聲輻射抑制作用。 綜合考慮聲振傳遞特性和耐壓性能，對手性覆蓋層的幾何參數、構型進行了最佳化，提出了梯度手性結構覆蓋層以增強其在寬頻帶的振動聲輻射抑制能力。 製作了橡膠材料手性覆蓋層，進行了聲管中的隔聲實驗、空氣中的振動和聲輻射抑制實驗、水池中敷設於加筋板結構時的水下聲輻射抑制實驗。驗證了所提出的機理，證實了手性多孔覆蓋層的聲輻射抑制性能。