本发明专利技术涉及结构优化技术领域，具体涉及水下航行体艏部结构的优化方法及优化装置，通过从基础材料数据库中筛选出高透低噪声材料，然后获得声压级最小的两种目标材料碳纤维和钛合金，将其与阻尼材料一起构成三层结构的航行体艏部结构模型，然后计算各材料的声压级数据，进一步计算选用不同厚度以及不同材料组合的航行体艏部结构模型的声压级，获得最小声压级所对应的结构材料厚度以及材料组合。进而获得了最小声压级的水下航行体艏部结构，解决了对水下航行体进行流激噪声降低的问题。对水下航行体进行流激噪声降低的问题。对水下航行体进行流激噪声降低的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种水下航行体艏部结构的优化方法及优化装置
[0001]本专利技术涉及结构优化
，尤其涉及一种水下航行体艏部结构的优化方法及优化装置。
技术介绍
[0002]由于当前军用水下航行器正在向大尺度、长航程、高航速发展，对其隐蔽性能带来了严峻的挑战。另一方面，随着现代水下探测设备向高精度、远距离发展，敌方的探测水平越来越高，探测手段越来越先进、发达和综合，水下航行器被探测到的概率大幅上升，其生存及战斗性能受到了极大的威胁。声隐身性能就成为了目前水下航行器隐蔽性的核心，静音性能也成为衡量当今军用水下航行器总体性能先进程度的重要指标之一，研制低噪声的安静型水下航行器也成为各国海军追求的目标。为了减小水下航行器被敌方声纳发现的概率，就应该尽可能的降低水下航行器的航行辐射噪声。
[0003]水下航行体的流激噪声是一个重要的研究热点，传统水动力噪声分析中把船舶结构视为理想的刚体，结构与流体之间不存在相互作用，然而实际情况下结构会在流场作用下产生位移和形变，根据声学相关理论可知，结构的振动势必会引起噪声并在流场中传播，这就是流激噪声的形成机理。当潜艇在中高航速下行驶时，流激振动噪声随着潜艇航速的增加，潜艇壁面上的脉动压力会迅速增加，这会相应地导致潜艇的位移变形和振动噪声的增加。
[0004]因此需要对水下航行体进行结构优化，降低噪声的产生。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种水下航行体艏部结构的优化方法及优化装置，以解决对水下航行体进行流激噪声降低的问题。
[0006]基于上述目的，本专利技术提供了一种水下航行体艏部结构的优化方法，其特征在于，包括：从基础材料数据库中筛选出高透低噪声材料，构建初始高透低噪声材料数据库；构建平板计算模型，基于相同质量原则，将初始高透低噪声材料数据库中的高透低噪声材料输入所述平板计算模型中，计算相同质量下，选用不同高透低噪声材料的平板计算模型的声压级，获得声压级最小的两种目标材料；构建航行体艏部结构模型，所述航行体艏部结构模型具有预设厚度范围的三层结构，其中，第二层结构材料为阻尼材料，第一层结构材料为所述目标材料的任意一种，第三层结构材料为所述目标材料的另一种，计算选用不同厚度以及不同材料组合的航行体艏部结构模型的声压级，获得最小声压级所对应的结构材料厚度以及材料组合；基于最小声压级所对应的结构材料厚度以及材料组合构建水下航行体艏部结构。
[0007]作为本申请的进一步改进，所述构建平板计算模型，基于相同质量原则，将初始高透低噪声材料数据库中的高透低噪声材料输入所述平板计算模型中，计算相同质量下，选用不同高透低噪声材料的平板计算模型的声压级，获得声压级最小的两种目标材料；包括：
所述平板计算模型的横截面形状相同，厚度可调。
[0008]作为本申请的进一步改进，获得声压级最小的两种目标材料分别为碳纤维和钛合金。
[0009]作为本申请的进一步改进，所述计算选用不同厚度以及不同材料组合的航行体艏部结构模型的声压级，获得最小声压级所对应的结构材料厚度以及材料组合，包括：在平板计算模型内设定各层的厚度范围以及总的厚度范围，计算各层的在不同厚度时的透声性数据和刚度数据；通过设定透声性范围和刚度范围，提前剔除透声性数据和刚度数据不符合透声性范围和刚度范围的厚度数据。
[0010]作为本申请的进一步改进，所述计算选用不同厚度以及不同材料组合的航行体艏部结构模型的声压级，获得最小声压级所对应的结构材料厚度以及材料组合，包括：计算符合透声性范围和刚度范围的厚度数据的平板计算模型的声压级数据，获得最小声压级所对应的结构材料厚度以及材料组合。
[0011]作为本申请的进一步改进，所述平板计算模型的构建使用的是python语言进行建模，用matlab软件编写透声性程序，通过matlab设置透声性范围和刚度范围，根据VAone规律分析声压级，设置声压级范围。
[0012]作为本申请的进一步改进，所述计算选用不同厚度以及不同材料组合的航行体艏部结构模型的声压级，获得最小声压级所对应的结构材料厚度以及材料组合，包括：首先将厚度、刚度和透声性作为输入变量，将声压级作为输出变量，使用isight软件调用matlab软件的数据使得满足刚度以及透声性的材料进行迭代优化、matlab软件无界面调用python文件使得VAone进行计算；三个软件同时启动，不分先后，通过设置迭代次数，进行优化，获得最小声压级所对应的结构材料厚度以及材料组合。
[0013]作为本申请的进一步改进，所述阻尼材料为橡胶材料。
[0014]一种水下航行体艏部结构流激振动噪声控制的优化装置，其特征在于，包括：数据模块，用于从基础材料数据库中筛选出高透低噪声材料，构建初始高透低噪声材料数据库；材料筛选模块，用于构建平板计算模型，基于相同质量原则，将初始高透低噪声材料数据库中的高透低噪声材料输入所述平板计算模型中，计算相同质量下，选用不同高透低噪声材料的平板计算模型的声压级，获得声压级最小的两种目标材料；结构优选模块，用于构建航行体艏部结构模型，所述航行体艏部结构模型具有预设厚度范围的三层结构，其中，第二层结构材料为阻尼材料，第一层结构材料所述目标材料的任意一种，第三层结构材料为所述目标材料的另一种，计算选用不同厚度以及不同材料组合的航行体艏部结构模型的声压级，获得最小声压级所对应的结构材料厚度以及材料组合；构建模块，用于基于最小声压级所对应的结构材料厚度以及材料组合构建水下航行体艏部结构。
[0015]作为本申请的进一步改进，所述结构优选模块还包括前置单元，用于在平板计算模型内设定各层的厚度范围以及总的厚度范围，计算各层的在不同厚度时的透声性数据和刚度数据；筛选单元，用于通过设定透声性范围和刚度范围，提前剔除透声性数据和刚度数据不符合透声性范围和刚度范围的厚度数据。
[0016]本专利技术的有益效果：通过从基础材料数据库中筛选出高透低噪声材料，然后获得声压级最小的两种目标材料碳纤维和钛合金，将其与阻尼材料一起构成三层结构的航行体艏部结构模型，然后计算各材料的声压级数据，进一步计算选用不同厚度以及不同材料组
合的航行体艏部结构模型的声压级，获得最小声压级所对应的结构材料厚度以及材料组合。进而获得了最小声压级的水下航行体艏部结构，解决了如何对水下航行体进行流激噪声降低的问题。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本专利技术实施例一种水下航行体艏部结构的优化方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例一种水下航行体艏部结构流激振动噪声控制的优化装置的结构示意图。
具体实施方式
[0019]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本专利技术进一步详细说明。
[00本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水下航行体艏部结构的优化方法，其特征在于，包括：从基础材料数据库中筛选出高透低噪声材料，构建初始高透低噪声材料数据库；构建平板计算模型，基于相同质量原则，将初始高透低噪声材料数据库中的高透低噪声材料输入所述平板计算模型中，计算相同质量下，选用不同高透低噪声材料的平板计算模型的声压级，获得声压级最小的两种目标材料；构建航行体艏部结构模型，所述航行体艏部结构模型具有预设厚度范围的三层结构，其中，第二层结构材料为阻尼材料，第一层结构材料为所述目标材料的任意一种，第三层结构材料为所述目标材料的另一种，计算选用不同厚度以及不同材料组合的航行体艏部结构模型的声压级，获得最小声压级所对应的结构材料厚度以及材料组合；基于最小声压级所对应的结构材料厚度以及材料组合构建水下航行体艏部结构。2.根据权利要求1所述的水下航行体艏部结构的优化方法，其特征在于，所述构建平板计算模型，基于相同质量原则，将初始高透低噪声材料数据库中的高透低噪声材料输入所述平板计算模型中，计算相同质量下，选用不同高透低噪声材料的平板计算模型的声压级，获得声压级最小的两种目标材料；包括：所述平板计算模型的横截面形状相同，厚度可调。3.根据权利要求2所述的水下航行体艏部结构的优化方法，其特征在于，获得声压级最小的两种目标材料分别为碳纤维和钛合金。4.根据权利要求2所述的水下航行体艏部结构的优化方法，其特征在于，所述计算选用不同厚度以及不同材料组合的航行体艏部结构模型的声压级，获得最小声压级所对应的结构材料厚度以及材料组合，包括：在平板计算模型内设定各层的厚度范围以及总的厚度范围，计算各层的在不同厚度时的透声性数据和刚度数据；通过设定透声性范围和刚度范围，提前剔除透声性数据和刚度数据不符合透声性范围和刚度范围的厚度数据。5.根据权利要求4所述的水下航行体艏部结构的优化方法，其特征在于，所述计算选用不同厚度以及不同材料组合的航行体艏部结构模型的声压级，获得最小声压级所对应的结构材料厚度以及材料组合，包括：计算符合透声性范围和刚度范围的厚度数据的平板计算模型的声压级数据，获得最小声压级所对应的结构材料厚度以及材料组合。6.根据权利要求1所述的水下航行体艏部结构的优化方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏茂龙，徐强，李永正，戴自力，杨涵寅，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：
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