本书共六章，内容涵盖从基础理论到工程应用的完整体系，系统地整合了舰船振动噪声数值预报与结构声学设计的核心理论、关键技术及工程应用，旨在为船舶与海洋工程、声学工程等领域的教学、科研与工程实践提供全面且实用的参考。本书注重理论深度与工程实用性的平衡，既包含扎实的基础理论推导，又融入丰富的工程案例与计算方法，可作为高等院校船舶与海洋工程、声学工程等专业的教材，也可供舰船设计、建造及运维等领域的工程技术人员参考。
本书注重理论深度与工程实用性的平衡，既包含扎实的基础理论推导，又融入丰富的工程案例与计算方法，可作为高等院校船舶与海洋工程、声学工程等专业的教材，也可供舰船设计、建造及运维等领域的工程技术人员参考。
前言舰船的振动噪声是衡量其综合性能的关键指标，不仅关系到舰员的工作环境与身心健康，更直接影响舰船的隐蔽性、作战效能及海洋生态兼容性。随着船舶工业的快速发展和海洋开发的不断深入，对舰船振动噪声的精准预报与高效控制提出了更高要求。数值预报技术与结构声学设计理论的结合，为解决这一复杂工程问题提供了科学有效的方法，成为船舶与海洋工程领域的研究热点。本书系统整合了舰船振动噪声数值预报与结构声学设计的核心理论、关键技术及工程应用，旨在为相关领域的教学、科研与工程实践提供全面且实用的参考。全书共六章，从基础理论到工程应用形成完整体系：第1章阐述振动与声辐射的物理机制，包括动态系统分析方法、船体主要结构、弹性波传播规律及典型结构声辐射特性，为后续内容奠定理论基础；第2章聚焦结构振动声学特性，深入分析船体结构的机械阻力、振动激励度及声振动沿结构的传播规律，揭示结构振动与声学性能的内在联系；第3章详细介绍结构减振降噪技术，涵盖船舶声学构型设计、共振频率调控、反共振效应应用、结构刚度优化及振动传导控制等工程实用方法；第4章探讨非周期圆柱壳结构的声学设计，分析非周期布置对振动传递的控制作用，为复杂壳体结构的噪声抑制提供新思路；第5章引入外置型声学黑洞梯度波能耗散结构理论，从基本理论、建模方法到工程应用参数优化，展现新型减振结构的设计与应用潜力；第6章重点讲解水下结构噪声数值计算方法，以FEFEBE算法为核心，结合实例验证其有效性与高效性，为水下航行器等复杂结构的噪声预报提供技术支撑。本书在编撰过程中，注重理论深度与工程实用性的平衡，既包含扎实的基础理论推导，又融入丰富的工程案例与计算方法，可作为高等院校船舶与海洋工程、声学工程等专业的教材，也可供舰船设计、建造及运维等领域的工程技术人员参考。本书彩图本书的完成得益于国内外学者的研究成果与文献资料，在此致以诚挚谢意。由于作者水平有限，书中难免存在疏漏，恳请读者批评指正。作者2025年6月
第1章振动与声辐射物理机制(1)1.1动态系统分析方法(1)1.2船体主要结构(2)1.3弹性波传播规律(3)1.3.1典型船体构件中的弹性波(3)1.3.2无限与有限结构中的弹性波(9)1.3.3流固耦合附连质量效应(17)1.4典型结构声辐射特性(18)1.4.1基本概念(18)1.4.2简单声源(20)1.4.3弯曲振动板的声辐射(20)1.4.4圆柱形壳体的声辐射(25)1.5声振动源及其传播路径(25)思考题(31)第2章结构振动声学特性(32)2.1船体结构的机械阻力(32)2.1.1基本定义(32)2.1.2基础结构的机械阻力(34)2.1.3组合结构的机械阻力(41)2.1.4船体结构的振动激励度(42)2.2声振动沿船体结构的传播(46)2.2.1声振动沿均质结构的传播(波动理论)(46)2.2.2有加强筋结构的波动性质(48)2.2.3声振动沿不均质结构的传播(能量理论)(50)2.2.4不均质结构中的波型变换(52)2.2.5声振动的吸收(53)2.2.6船体结构的振动传导性(58)2.3船体结构的声辐射(59)2.4船体结构的隔声性(61)思考题(65)第3章结构减振降噪技术(66)3.1船舶声学构型设计(66)3.2共振频率调控技术(68)3.3反共振效应应用(72)3.4结构刚度优化设计(73)3.5振动传导控制技术(75)3.6结构综合声学设计方法(82)3.6.1基本原则(82)3.6.2机械基座的声学设计(84)3.6.3船体结构的声学设计(84)3.6.4隔振、吸振和振动阻尼器材(86)思考题(88)第4章非周期圆柱壳结构声学设计(89)4.1非周期布置肋骨对振动传递控制作用(89)4.1.1周期耦合振子链的通频带与止频带特性分析(89)4.1.2非周期系统局域化因子的理论建模与计算方法(92)4.1.3肋骨间距随机扰动对振动能量传播的抑制效应(96)4.2舱壁间距非周期布置的振动控制分析(109)4.2.1非周期舱壁圆柱壳模型构建(109)4.2.2振动响应特性分析与能量传递规律(110)4.2.3大肋骨对舱壁的振动等效替代方法(117)思考题(118)第5章外置型声学黑洞梯度波能耗散结构理论与应用(119)5.1外置型声学黑洞梯度波能耗散结构的基本理论(119)5.2波能耗散结构的建模方法与验证(121)5.2.1基于壳单元场函数赋值的建模方法(121)5.2.2建模方法有效性(121)5.3波能耗散结构的振动能量调控特性(123)5.3.1模型构建方法(123)5.3.2能量聚集特性分析(124)5.3.3减振特性分析(125)5.4材料参数对波能耗散结构减振的影响规律(126)5.4.1不同材料参数设置(126)5.4.2对减振效果的影响分析(127)5.5波能耗散结构的特征参数对结构减振的影响规律(132)5.5.1波能耗散结构特征参数选取(132)5.5.2对减振效果的影响分析(133)5.6水下动力舱与基座结构的振动特性分析(141)5.6.1模型的建立(141)5.6.2基座面板振动特性分析(142)5.7基于波能耗散结构的基座振动线谱控制(143)5.7.1波能耗散结构的设计(143)5.7.2波能耗散结构控制振动分析(143)5.8双向波能耗散结构的设计与性能(145)5.8.1双向波能耗散结构设计(145)5.8.2双向波能耗散结构控制振动线谱分析(145)5.9波能耗散结构的工程应用参数优化(147)思考题(151)第6章水下结构噪声数值计算方法(152)6.1算法原理概述(152)6.2边界元算法构建(154)6.2.1声学问题数学建模(154)6.2.2速度势的分解与内域流体外域流体耦合问题的解耦(155)6.2.3压力计算(158)6.3耦合动力方程建立(158)6.3.1内域流体有限元建模(159)6.3.2流固耦合方程组装(165)6.4算法求解流程设计(166)6.5算法验证分析(166)6.5.1加肋圆柱壳试验模型(167)6.5.2数值与试验结果对比(167)6.6复杂结构应用(170)6.6.1试验艇模型及水下布置(170)6.6.2利用试验艇模型检验算法的正确性和高效性(171)思考题(172)参考文献(173)
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