【技术实现步骤摘要】
基于船舶三维声弹性时域分析的流固声耦合计算方法
本专利技术涉及船舶水下流固耦合振动与声辐射计算的
，尤其是基于船舶三维声弹性时域分析的流固声耦合计算方法。
技术介绍
船舶在水中航行时，流场产生的脉动力激励船体外壳结构或者其通水的空腔结构，将引起船舶结构振动并向水中辐射声波，对船舶的水中隐蔽性带来不利影响。该问题是船舶工程中较为关注的一个流体与结构相互作用的动力学问题，既具有重要的工程应用背景，也具有较高的学术研究价值。上述问题的研究，离不开数值计算，从严格意义上来说，研究上述问题需要开展流固声耦合的精细计算。当前流固声耦合精细计算的主要问题之一是计算量巨大。同时，为获取远离船舶的水中辐射声压，需要离散的流场区域将非常大，往往会超出实际中所能承受的计算量。此外，流场的边界截断效应，会对水中辐射声压的计算量值带来偏差。如何实现航行船舶流固声耦合的高效率、高精度计算，成为当前流固耦合领域的一个研究方向。
技术实现思路
本专利技术人针对上述问题及技术需求，提出了基于船舶三维声弹性时域分析的流固声耦合...
【技术保护点】
1.基于船舶三维声弹性时域分析的流固声耦合计算方法，其特征在于，所述方法包括：/n采用有限元软件计算船舶结构干模态，得到相应的干模态广义质量矩阵、广义阻尼矩阵、广义刚度矩阵和各阶模态振型位移矩阵；/n基于船舶三维声弹性理论，以具有正交完备性的所述船舶结构干模态作为广义基函数，在频域内计算得到与所述广义基函数相对应的模态辐射声阻尼矩阵；/n通过计算流体动力学方法获取流场作用在船舶上的动态力；/n基于船舶结构振动计算的模态叠加法理论，将所述动态力与各阶模态振型位移列向量相乘，转换得到对应的模态广义激励力列向量，其中所述各阶模态振型位移列向量由所述各阶模态振型位移矩阵转换得到；/...
【技术特征摘要】
1.基于船舶三维声弹性时域分析的流固声耦合计算方法，其特征在于，所述方法包括：
采用有限元软件计算船舶结构干模态，得到相应的干模态广义质量矩阵、广义阻尼矩阵、广义刚度矩阵和各阶模态振型位移矩阵；
基于船舶三维声弹性理论，以具有正交完备性的所述船舶结构干模态作为广义基函数，在频域内计算得到与所述广义基函数相对应的模态辐射声阻尼矩阵；
通过计算流体动力学方法获取流场作用在船舶上的动态力；
基于船舶结构振动计算的模态叠加法理论，将所述动态力与各阶模态振型位移列向量相乘，转换得到对应的模态广义激励力列向量，其中所述各阶模态振型位移列向量由所述各阶模态振型位移矩阵转换得到；
根据所述船舶结构干模态建立船舶结构广义动力学方程，将所述干模态广义质量矩阵、广义阻尼矩阵、广义刚度矩阵和所述模态广义激励力列向量代入所述船舶结构广义动力学方程，得到指定阶次的模态主坐标响应；
根据指定阶次的模态振型位移矩阵和与其相应的所述指定阶次的模态主坐标响应得到船舶结构的振动响应向量；
基于船舶三维声弹性理论，根据所述指定阶次的模态主坐标响应和与其相应的所述模态辐射声阻尼矩阵得到水中辐射声功率。
2.根据权利要求1所述的基于船舶三维声弹性时域分析的流固声耦合计算方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述振动响应向量作为流固接触湿表面边界条件，代入所述流固接触湿表面边界条件并重新执行所述通过计算流体动力学方法获取流场作用在船舶上的动态力的步骤，直至到达流固声耦合计算设置的时间长度。
3.根据权利要求1所述的基于船舶三维声弹性时域分析的流固声耦合计算方法，其特征在于，所述基于船舶三维声弹性理论，根据所述指定阶次的模态主坐标响应和与其相应的所述模态辐射声阻尼矩阵得到水中辐射声功率，包括：
在长时间平稳响应的情况下，对所述指定阶次的模态主坐标响应进行傅里叶变换，得到：
其中，是指定阶次的模态主坐标响应的频谱，qr(t)为干模态广义主坐标位移响应列向量q(t)中的第r个元素，[T1,T2]表示截取信号的时间段区间；
基于船舶三维声弹性时域分析理论，根据所述指定阶次的模态主坐标响应的频谱和与其相应的模态辐射声阻尼矩阵中的指定元素，得到所述水中辐射声功率的计算公式为：
其中，Re表示取一个复数的实部，上标*表示取复数的共轭，Brj(ω)为所述模态辐射声阻尼矩阵中的元...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹明松，
申请(专利权)人：中国船舶科学研究中心，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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