基于统计能量分析的船舶舱室噪声预报方法技术

本发明专利技术提供的是一种基于统计能量分析的船舶舱室噪声预报方法。1、利用船舶图纸资料初步构建船舶舱室噪声统计能量分析预报模型；2、对所构建模型中重点考核舱室及载荷区域进行局部细节优化，构建外部辅助声腔；3、利用实验测试确定设备振动加速度载荷及声功率载荷；4、利用实验测试或公式计算确定钢板及声腔内损耗因子；5、利用传递矩阵法建立舾装材料结构的微观声学分析模型，通过吸声及隔声分析得到舾装材料声学参数；6、将频响分析设为1/3倍频程频率，计算频率设为31.5Hz‑8kHz；7、运用统计能量分析进行船舶舱室噪声预报分析。本发明专利技术可有效提高船舶舱室噪声预报的效率和精度，可应用于海洋平台、船舶舱室噪声预报及控制。

【技术实现步骤摘要】
基于统计能量分析的船舶舱室噪声预报方法
本专利技术涉及的是一种船舶舱室噪声预报方法，具体地说是一种基于统计能量分析的船舶舱室噪声预报流程。
技术介绍
运用统计能量分析方法进行舱室噪声的预测已成为现在比较成熟的舱室预报方法,它能够把复杂的机械或声学系统划分为不同的模态群,从统计意义上把大系统分解为若干个独立子系统,而不是逐个精确确定每个模态的响应。该方法充分利用了在频率较高的频段上振动和声辐射的模态密集性,是解决复杂系统宽频带动力学问题的有效方法；对于振动声源与空气声源都能够合理的模拟,而且也可以合理的模拟常用的减振降噪措施,声学舾装材料的定义等等。虽然统计能量方法已运用于舱室噪声计算，但仍没有一种细节完善、系统完整的舱室噪声预报流程。目前有一些与本专利技术相关的公开报道主要有：文献1、船舶舱室噪声预报的方法(船舶2008年8月第4期)；文献2、基于统计能量分析的船舶舱室噪声预报方法研究(船舶与海洋工程2016年第32卷第4期)；文献3、基于统计能量分析法的船舶噪声预报与控制(船舶与海洋工程2015第31卷第5期)；其中：文献1介绍运用统计能量分析进行舱室噪声预报的优缺点，以及对实船的评估效果，但未涉及具体的舱室噪声预报流程；文献2、3阐述了统计能量分析的基本理论，并对舱室噪声预报方法进行简略说明，但未涉及模型简化，舱室划分，设备声腔构建等内容。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种预报效率及预报精度高的基于统计能量分析的船舶舱室噪声预报方法。本专利技术的目的是这样实现的：步骤1、利用船舶图纸资料初步构建船舶舱室噪声统计能量分析预报模型；步骤2、对所构建模型中重点考核舱室及载荷区域进行局部细节优化，构建外部辅助声腔；步骤3、利用实验测试确定设备振动加速度载荷及声功率载荷；步骤4、利用实验测试或公式计算确定钢板及声腔内损耗因子；步骤5、利用传递矩阵法建立舾装材料结构的微观声学分析模型即TMM/FTMM模型，通过吸声及隔声分析得到舾装材料声学参数；步骤6、将频响分析设为1/3倍频程频率，计算频率设为31.5Hz-8kHz；步骤7、运用统计能量分析进行船舶舱室噪声预报分析。本专利技术还可以包括：1、步骤2进一步包括：2-1.对于重点考核舱室，分别以0.5m、1.0m、1.5m、2.0m及2.0m五种典型高度细化舱室，并按照细化后舱室构建声腔子系统；2-2.在设备位置处，根据设备尺寸建立声腔子系统及板壳子系统；2-3.在设备排气口处建立辅助声腔，并在船体水线以上的船体外围建立辅助声腔，所述设备排气口包括主机排气口、抽风机排气口；2、步骤3进一步包括：3-1.将噪声值超过60dB的设备定为噪声源设备，通过测试获得设备声源级及振动加速度级，并将声源级转换为声功率级，其转换公式如下：LW＝LS+10*Lg(S1/S0)其中，S1＝2[2ac+2bc+2ab],S0＝0式中：c＝L3+d,d＝1m；L1代表设备长，L2代表设备宽，L3代表设备高，Lw代表声功率级，Ls代表声源级；3-2.将设备振动加速度施加在设备所在位置的板壳子系统上，辐射声功率施加在设备相应声腔子系统上。3、步骤4进一步包括：4-1.钢板损耗因子通过实验测试获得，为1～3×10-3；4-2.声腔内损耗因子通过公式计算得到，公式为：其中ω为频带中心圆频率，T60为声腔内部混响时间，f代表频率。本专利技术提供了一种基于统计能量分析的船舶舱室噪声预报流程。根据船舶图纸资料建立船舶舱室噪声统计能量分析预报模型，并对重点考核舱室及载荷区域进行局部细节优化；通过实验及测试确定设备振动加速度载荷及声功率载荷；通过实验或公式计算确定钢板、声腔内损耗因子及舾装材料声学特性参数；将频响分析设为1/3倍频程频率，计算频率设为31.5Hz-8kHz，运用统计能量分析方法进行舱室噪声预报分析。该预报流程可有效提高船舶舱室噪声预报的效率和精度，也可应用于海洋平台、船舶舱室噪声预报及控制。该方法可有效提高求解效率及预报精度，为船舶舱室噪声预报提供有效分析手段和依据。附图说明图1是船舶舱室噪声预报流程图；图2是舱室局部细节优化图；图3是部分设备声功率级频谱曲线图；图4是部分设备加速度级频谱曲线图；图5是舱室声腔内损耗因子频谱图；图6是舾装材料吸声系数频谱图；图7是舾装材料隔声量频谱图；图8是部分舱室噪声预报数值曲线图。具体实施方式下面举例对本专利技术做更详细的描述。选取船舶其中一段舱室对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术保护的范围。下面结合附图举例对本专利技术做更详细地描述：结合图1，图1是本例的基于统计能量分析的船舶舱室噪声预报流程，具体包括以下步骤：步骤1、根据船舶图纸资料初步构建船舶舱室噪声统计能量分析预报模型。步骤2、对模型中重点考核舱室及载荷区域进行局部细节优化，构建外部辅助声腔。步骤3、根据实验测试确定设备振动加速度载荷及声功率载荷。步骤4、根据实验测试或公式计算确定钢板及声腔内损耗因子。步骤5、根据传递矩阵法建立舾装材料结构的微观声学分析(TMM/FTMM)模型，通过吸声及隔声分析得到舾装材料声学参数，三种声学材料的吸声系数如图6所示，隔声量如图7所示。步骤6、将频响分析设为1/3倍频程频率，计算频率设为31.5Hz-8kHz。步骤7、运用统计能量分析进行船舶舱室噪声预报分析，部分舱室噪声预报数值曲线如图8所示。如图2所示，步骤2包括：2-1.对于重点考核舱室，分别以0.5m、1.0m、1.5m、2.0m及2.0m以上五种典型高度细化舱室，并按照细化后舱室构建声腔子系统。2-2.在设备位置处，根据设备尺寸建立声腔子系统及板壳子系统。2-3.在主机排气口，抽风机排气口等设备排气口处建立辅助声腔，并在船体水线以上的船体外围建立辅助声腔。图2中：A—舱室细化；B—设备处声腔；C—排气口处声腔；D—船体结构；E—外部辅助声腔。优选的，所述步骤3包括：3-1.将噪声值超过60dB的设备定为噪声源设备，通过测试获得设备声源级及振动加速度级，并将声源级转换为声功率级，其转换公式如下：LW＝LS+10*Lg(S1/S0)其中，S1＝2[2ac+2bc+2ab],S0＝0；式中：c＝L3+d,d＝1m；L1代表设备长，L2代表设备宽，L3代表设备高。部分设备声功率级频谱曲线和加速度频谱曲线如图3和图4所示。3-2.将设备振动加速度施加在设备所在位置的板壳子系统上，辐射声功率施加在设备相应声腔子系统上。优选的，所述步骤4包括：4-1.钢板损耗因子通过实验测试获得，大约为1～3×10-3。4-2.声腔内损耗因子通过公式计算得到，公式为：其中ω为频带中心圆频率，T60为声腔内部混响时间。某舱室声腔内损耗因子如图5所示。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于统计能量分析的船舶舱室噪声预报方法，其特征是：步骤1、利用船舶图纸资料初步构建船舶舱室噪声统计能量分析预报模型；步骤2、对所构建模型中重点考核舱室及载荷区域进行局部细节优化，构建外部辅助声腔；步骤3、利用实验测试确定设备振动加速度载荷及声功率载荷；步骤4、利用实验测试或公式计算确定钢板及声腔内损耗因子；步骤5、利用传递矩阵法建立舾装材料结构的微观声学分析模型即TMM/FTMM模型，通过吸声及隔声分析得到舾装材料声学参数；步骤6、将频响分析设为1/3倍频程频率，计算频率设为31.5Hz‑8kHz；步骤7、运用统计能量分析进行船舶舱室噪声预报分析。

【技术特征摘要】
1.一种基于统计能量分析的船舶舱室噪声预报方法，其特征是：步骤1、利用船舶图纸资料初步构建船舶舱室噪声统计能量分析预报模型；步骤2、对所构建模型中重点考核舱室及载荷区域进行局部细节优化，构建外部辅助声腔；步骤3、利用实验测试确定设备振动加速度载荷及声功率载荷；步骤4、利用实验测试或公式计算确定钢板及声腔内损耗因子；步骤5、利用传递矩阵法建立舾装材料结构的微观声学分析模型即TMM/FTMM模型，通过吸声及隔声分析得到舾装材料声学参数；步骤6、将频响分析设为1/3倍频程频率，计算频率设为31.5Hz-8kHz；步骤7、运用统计能量分析进行船舶舱室噪声预报分析。2.根据权利要求1所述的基于统计能量分析的船舶舱室噪声预报方法，其特征是步骤2进一步包括：2-1.对于重点考核舱室，分别以0.5m、1.0m、1.5m、2.0m及2.0m五种典型高度细化舱室，并按照细化后舱室构建声腔子系统；2-2.在设备位置处，根据设备尺寸建立声腔子系统及板壳子系统；2-3.在设备排气口处建立辅助声腔，并在船体水线以上的船体外围建立辅助声腔，所述设备排气口包括主机排气口、抽风机排气口。3.根据权利要求1或2所述的基于统...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞福振，田宏业，缪旭弘，王雪仁，于博天，陈海龙，霍瑞东，李海超，彭德炜，王娜，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23