《船舶中頻段噪聲預報數值算法研究》是依託大連理工大學,由張桂勇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：船舶中頻段噪聲預報數值算法研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張桂勇
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
優良的低噪聲水平是現代船舶工業設計製造的重要目標之一，而2014年7月1日起正式生效執行的《船上噪聲登記規則》更是將船舶噪聲控制提到了前所未有的高度。作為全頻域噪聲分析中缺失的一環，中頻段噪聲（約200 Hz-500 Hz）的精確數值模擬一直未得到很好解決，成為制約船舶噪聲控制的瓶頸。針對數值誤差產生的根本原因，項目擬基於無格線光滑點插值法開發新型高效的數值計算方法，實現船舶中頻段噪聲的精確數值模擬。主要研究通過適度軟化模型剛度以及匹配修正質量來有效抑制數值色散誤差，通過高精度徑向基點插值法的基函式和參數最佳化減小插值誤差，以及方法的高效性和實用性這三項關鍵技術，並通過數值及試驗兩種手段驗證所開發方法。本項目的完成將為船舶噪聲預報提供可靠的數值手段，通過打造具有自主智慧財產權的核心設計技術，一定程度上提升我國船舶製造業的自主研發能力。
結題摘要
優良的低噪聲水平和聲隱身性能是現代船舶的重要性能指標，項目針對振動噪聲計算中著名的“中頻段”問題展開技術攻關。項目基於負責人開發的無格線光滑點插值法，針對數值誤差產生的本質原因，從抑制色散誤差和減小插值誤差兩方面來全面提高中頻段噪聲計算精度。通過研究新型點基局部梯度/單元基光滑技術更好地軟化過硬的數值離散模型剛度，改進質量陣實現剛度陣與質量陣平衡這兩種措施來抑制色散誤差；通過採用高精度徑向基函式並最佳化基函式參數來減少插值誤差；通過採用非機構化格線和方法最佳化來提高計算效率。和傳統方法相比，項目提出的新型光滑點插值法計算中頻段噪聲的結果誤差大幅度下降，將開發方法套用於實際船舶發動機艙室內聲場模擬問題，取得了良好的效果。在完成原定研究目標基礎上，項目基於開發的方法，額外開展了聲固耦合分析和水下結構聲輻射問題的研究，也取得了很好的結果。通過解決“中頻段”這一關鍵問題，為船舶設計中噪聲預報和控制提供了可靠的算法基礎，使得進行全頻域振動聲學計算成為可能。 項目開展期間，發表學術論文、進行學術交流與人才培養，超額實現預期量化成果。發表項目標註的期刊論文32篇，其中SCI索引論文22篇，EI索引論文10篇，32篇標註論文中有23篇本項目是第一標註，其中發表在計算力學頂級期刊International Journal for Numerical Methods in Engineering上的論文A cell-based smoothed radial point interpolation method with virtual nodes for three-dimensional mid-frequency acoustic problems被選為當期封面文章。參加國內國際會議20餘次，發表會議論文30餘篇；獲得軟體著作權2項，培養博士研究生1名，碩士研究生10名。先後獲海洋工程科學技術獎二等獎（2017，排名1）、高等學校科學研究優秀成果獎自然科學獎一等獎（2017，排名5）、國際華人計算力學協會研究員獎（2018）和國際計算方法會議青年學者獎（2018），並於2019年牽頭“船舶與海洋工程水動力”團隊獲批遼寧省“興遼英才計畫”高水平創新創業團隊。
