船舶噪声模拟ppt课件VIP

FFT ACTRAN ACTRAN在船舶行业的应用李奇博士 欢迎加入ACTRANQQ群 81289983 船舶的噪声问题 高频声纳 发射 接收声纳远场响应低频外部噪声 螺旋桨噪声船体辐射噪声内部噪声 声源 柴油发动机 风机 螺旋桨降噪手段 吸 隔声 隔振 消声器 ACTRAN软件背景 1998 Jean PierreCoyette教授 Jean LouisMigeot教授创立FFT公司 总部在比利时布鲁塞尔 法国图卢兹 日本东京 美国底特律设有分部1999 2001 德国劳氏船级社 韩国大宇造船海洋公司 欧洲宇航防务集团等十一家大型企业 共同资助FFT开发ACTRAN软件经典声学振动声学流动声学ACTRAN软件集成欧盟与船级社众多科研项目成果 从柴油发动机噪声 舱室噪声 风机噪声分析算法 产品声学设计优化经验以及高性能求解技术等 Locations 海基声学部门 咨询项目某型飞机典型结构 空调系统 机翼声学设计与优化高速列车振动 气动噪声分析核工业管道共振腔气动噪声分析 声疲劳分析 我们的资质美国PMP认证资质国标认证资质 GB T19001 8008 国军标认证资质 GJB9001B 2009 国防三级保密资格认证 ACTRAN技术团队与支持 培训与教学专题研讨会噪声分析培训ACTRAN软件培训请关注技术支持ACTRANQQ技术群 81289983ACTRAN技术论坛 TheACTRANsoftwaresuite ACTRANVI 国内外船舶行业用户 研究所 企业国外 劳氏船级社 韩国大宇 现代重工 三菱重工 日立造船等国内 中船重工701 702 703 昆明705 西安705 708 715 719 青岛海洋仪器仪表研究所 沪东重机 高等院校上海交通大学船舶学院 机械学院哈尔滨工程大学 哈船 船舶学院 水声学院华中科技大学西安交通大学天津大学机械学院 Actran在船舶行业的应用 ExamplesofshipbuildingApplications ACTRAN在船舶行业的应用 应用1 换能器仿真分析应用2 水下航行体仿真分析应用3 船舱窗结构隔声分析 瑞利边界元的应用应用4 舰艇螺旋桨噪声仿真分析应用5 拉法耶级护卫舰声学处理仿真分析应用6 柴油发动机辐射噪声分析应用7 潜艇整体声学分析应用8 舱板声学分析应用9 船用消声器分析 应用1 换能器仿真分析 发射模型在压电棒界面施加0伏和1伏的边界条件计算有限元与无限元水域内的声压响应 应用1 换能器仿真分析 接收模型在压电棒界面施加0伏边界条件在无限元水域内定义点声源计算压电棒界面的电压响应 应用1 换能器仿真分析 压电材料属性定义弹性矩阵 压电矩阵 介电矩阵压电棒的电压响应 应用1 换能器结构缝隙的粘热效应仿真 压电换能器模型粘热效应的影响 应用1 换能器指向性分析 换能器仿真远场指向性 拖曳声纳模型有限元模型声压分布 应用1 拖曳声纳模拟 自辐射阻抗与互辐射阻抗分析自辐射阻抗互辐射阻抗辐射阻抗结果 应用1 换能器基阵模拟 应用1 水下声散射模拟 计算使用的激励平面波 点声源或压电换能器激发的声场圆柱障碍物的水下声散射 ACTRAN在船舶行业的应用 应用1 换能器仿真分析应用2 附加质量效应应用3 船舱窗结构隔声分析 瑞利边界元的应用应用4 舰艇螺旋桨噪声仿真分析应用5 拉法耶级护卫舰声学处理仿真分析应用6 柴油发动机辐射噪声分析应用7 潜艇整体声学分析应用8 舱板声学分析应用9 船用消声器分析 应用2 附加质量效应 ApplicationReview ACTRAN主要特性 声场媒质与结构有限元可以考虑附加质量效应声学无限元计算远场声辐射不匹配网格的映射支持结构与流体使用不同类型的网格多种激励方式与边界条件 可以与其他CAE工具联合分析支持真实工况的条件 ACTRAN模型说明 无限元模拟 自由场 辐射 海平面 压强设为环境压强 p 0 Actran建立一个模型 包括流体与结构 可以考虑流体对结构的附加质量效应结构与流体耦合 Actran支持不匹配网格 结构与流体网格可以使用不同的单元拓扑形式 例如 流体使用四面体单元 结构使用六面体单元 可以施加不同类型的激励 结构或声学 结果比较 水载荷 相同频率的结果 70Hz 变形不同 水对结构的动态响应有非常重要的影响 完全耦合模型 无流体模型 平板模型 目的 评价流体附加质量效应对结构的影响比较两个模型 1 流体是空气2 流体是水 高密度流体 远场声压结果 平板模型计算结果对比 蓝线 空气 绿线 水 结论 水作用于结构时结构的共振频率向低频移动出现水的共振频率 ACTRAN在船舶行业的应用 应用1 换能器仿真分析应用2 附加质量效应应用3 船舱窗结构隔声分析 瑞利边界元的应用应用4 舰艇螺旋桨噪声仿真分析应用5 拉法耶级护卫舰声学处理仿真分析应用6 柴油发动机辐射噪声分析应用7 潜艇整体声学分析应用8 舱板声学分析应用9 船用消声器分析 应用3 船舱窗结构隔声分析 PresentedatDAGA09BernardVanAntwerpen Diegod Udekem1 ChristofWei enborn21FreeFieldTechnologiesSA Belgium Email bernard vanantwerpen fft be2GermanischerLloyd Germany Email christof weissenborn gl Vibro Acousticsimulationofstructure borneinducedradiationofshipwindows 介绍 船体窗户尺寸很大 它们往往是舰船噪声传入船舱的薄弱环节需要预测不同窗户模型的声学性能计算只考虑激励以结构振动方式 透过窗户空气声也可以很方便的加入分析 典型舰船窗户模型 Actran模型 窗户使用多层玻璃 考虑氩气层的粘热效应宽频结构传递激励施加在环绕的框架上 使用Rain on the roof形式激励利用瑞利面 计算窗户的声辐射 典型框架结构 验证实验 建立全尺寸的实验 简化的实验模型 修改的边界条件 声强探头 激光扫描振动仪装置等激振器激发结构振动考虑到边界条件形式的不同 实验与计算结果吻合较好 实验装置 实验 计算比较 ACTRAN在船舶行业的应用 应用1 换能器仿真分析应用2 附加质量效应应用3 船舱窗结构隔声分析 瑞利边界元的应用应用4 舰艇螺旋桨噪声仿真分析应用5 拉法耶级护卫舰声学处理仿真分析应用6 柴油发动机辐射噪声分析应用7 潜艇整体声学分析应用8 舱板声学分析应用9 船用消声器分析 应用4 舰艇螺旋桨噪声仿真分析 ApplicationReview ACTRAN Aero acoustics湍流噪声计算流程 CFD LES DES 非定常流场分布压力 速度 密度 等 ACTRAN iCFD根据CFD计算结果通过Lighthill或Mohring声类比提取湍流噪声源通过傅里叶变换将时域结果变换到频域 ACTRAN Aero acoustics传播iCFD计算出的流动声源计算声场分布以及指定位置的声学变量 ACTRAN VI计算数据后处理 声场云图及频谱显示 FromCFDtoCAA ACTRAN Aero acoustics计算原理 CFD计算 URANS LES DNS 确定非定常流场根据非定常流场计算结果提取流动噪声源Lighthill声类比M hring声类比 体声源区域Ws CAA计算域W Actran AA FEM 无反射边界Ge 控制面 面声源Gs 测量点 FluentLES大涡模拟计算结果 Vmean 5 808m s n 36rev s J 0 71 分析结果 5000Hz声压分布 模型与分析结果 速度云图压力云图 ACTRAN在船舶行业的应用 应用1 换能器仿真分析应用2 附加质量效应应用3 船舱窗结构隔声分析 瑞利边界元的应用应用4 舰艇螺旋桨噪声仿真分析应用5 拉法耶级护卫舰声学处理仿真分析应用6 柴油发动机辐射噪声分析应用7 潜艇整体声学分析应用8 舱板声学分析应用9 船用消声器分析 应用5 拉法耶级护卫舰声学处理仿真分析 ApplicationReview PropellerFairingwithACTRAN 这个例子研究螺旋桨噪声在海水中的辐射 以及船舵做声学处理的效果法国海军的拉法耶级护卫舰选取螺旋桨附近区域建立模型 导纳边界条件模拟船舵的声学处理入射旋转管道模态模拟真实的螺旋桨噪声源施加零压强边界条件空气 水接触面声学无限元允许计算远场声辐射 KeyACTRANfeatures 虚拟传声器设置距船体40米 在无限元域 Results Pressurefield 未作声学处理 远场指向性 最大噪声降低3dB声学处理改变了指向性 ACTRAN在船舶行业的应用 应用1 换能器仿真分析应用2 附加质量效应应用3 船舱窗结构隔声分析 瑞利边界元的应用应用4 舰艇螺旋桨噪声仿真分析应用5 拉法耶级护卫舰声学处理仿真分析应用6 柴油发动机辐射噪声分析应用7 潜艇整体声学分析应用8 舱板声学分析应用9 船用消声器分析 应用6 柴油发动机辐射噪声分析 ApplicationReview 柴油发动机噪声 船用柴油发动机声辐射研究的柴油发动机有以下特点 16Vcylinders最高转速 1800RPM最大功率4320KW 或5900CV 结构动态分析可以使用FEA软件计算 NASTRAN ANSYSorABAQUS 利用ACTRAN计算结构的声辐射声学模型尺度可以计算到1000Hz order33ofRPM1800 计算步骤 Waterfall 将振动分析结果导入ACTRAN RestartCapability 使用ACTRAN基于声场结果重建结构振动响应 ACTRAN Acoustics能够反运算 利用一系列传声器测量得到的声压结果ACTRAN Acoustics重建结构表面的法向振动速度提取测试结果结构表面的振动速度结果 Pellicularbasisaccelerationzone With withoutadmittance FieldPoints 声辐射贡献量分析 设定不同控制面 ACTRAN可以自动统计结构不同部位辐射声能 支持多工况计算 边界元方法无法比拟的计算速度 对于某一场点的贡献量分析 radiating2 radiating3 radiating4 radiating1 ACTRAN在船舶行业的应用 应用1 换能器仿真分析应用2 附加质量效应应用3 船舱窗结构隔声分析 瑞利边界元的应用应用4 舰艇螺旋桨噪声仿真分析应用5 拉法耶级护卫舰声学处理仿真分析应用6 柴油发动机辐射噪声分析应用7 潜艇整体声学分析应用8 舱板声学分析应用9 船用消声器分析 应用7 潜艇整体声学分析 ApplicationReview ACTRAN主要特性 与外部CAE工具结合 导入结构振型结构真实的振型声学有限元 无限元 与结构单元耦合完整的振动声学模型 包括内部声场 结构 外部声场 考虑到附加质量效应以及内外压差效应无线单元外设置场点网格可以获得远场的声压分布支持媒质的非均质特性 例如密度 盐分 温度 温度 密度 深度 有限元模型 有限元模型尺寸支持计算频率到500Hz潜艇的表面分为两部分 声纳 前端 船体 其余部分 对船体施以加速度激励 激励与频率和位置相关 结果 可以获得声源外部的声学结果 无限元域内 并获得优良的计算精度 船体声辐射 声压级 声纳声辐射 指向性 声压实部 ACTRAN在船舶行业的应用 应用1 换能器仿真分析应用2 附加质量效应应用3 船舱窗结构隔声分析 瑞利边界元的应用应用4 舰艇螺旋桨噪声仿真分析应用5 拉法耶级护卫舰声学处理仿真分析应用6 柴油发动机辐射噪声分析应用7 潜艇整体声学分析应用8 舱板声学分析应用9 船用消声器分析 应用实例8 舱板声学特性分析 利用特殊的面单元模拟加强筋不同模型比较ACTRAN实体壳单元NASTRAN退化壳单元ACTRAN实体壳单元 加强筋单元 芬坎蒂尼 船舱隔板降噪 ACTRAN在船舶行业的应用 应用1 换能器仿真分析应用2 附加质量效应应用3 船舱窗结构隔声分析 瑞利边界元的应用应用4 舰艇螺旋桨噪声仿真分析应用5 拉法耶级护卫舰声学处理仿真分析应用6 柴油发动机辐射噪声分析应用7 潜艇整体声学分析应用8 舱板声学分析应用9 船用消声器分析 应用实例9 船用消声器分析 船用消声器分析管道模态声学激励入射声能 反射声能 透射声能自动计算结构 流体