艙室噪聲
關注創建者：亮劍_6755 創建時間：2020-01-18
艙室噪聲的實例教程
、後ｏｎｅ是將有限元分析、邊界元分析、統計能量分析以及ＦＥ．ＳＥＡ混合分析集成在一個模擬環境中的全頻段振動噪聲分析軟件。本文介紹了有限元法（ＦＥＭ）、統計能量法（ＳＥＡ）以及ＦＥ．ＳＥＡ混合法的基本原理和適用范圍，并應用ＶＡＯｎｅ軟件求解了低頻、中頻與高頻段高速船艙室噪聲，實現了高速船艙室噪聲問題的全頻段預報分析，并與相同船型實測值相比較，表明仿真是合理可行的。。通過仿真預報得到了各艙室的噪聲水平、分布特性以及噪聲頻譜中主要成分的頻率點。
高速船全頻段艙室噪聲預報與控制方法的研究.pdf
展開 船舶噪聲來源主要有三個，分別是艙室噪聲、水下輻射噪聲以及自噪聲，分別介紹如下：
01
艙室噪聲
艙室噪聲是由船舶的結構噪聲和空氣噪聲共同引起的。除空氣聲源艙室和鄰近艙室中的艙室噪聲主要由空氣噪聲決定外，其它艙室的艙室噪聲主要由結構噪聲決定。
02
水下輻射噪聲
船舶在海上航行時引起的水下輻射噪聲，主要由機械設備振動產生的水下噪聲、螺旋槳噪聲、螺旋槳脈動壓力作用在艉部結構產生的水下噪聲和水動力噪聲組成。
03
自噪聲
自噪聲是指聲納接收換能器所接收到的其載體產生的噪聲和聲納設備本身產生噪聲的總和。
目前噪聲仿真分析技術已擁有聲振耦合分析功能，適用于仿真計算船體設備的振動引起的聲輻射、水下艦艇的聲輻射、阻尼與隔振等問題，并可以通過合理地優化船舶總體結構與各部件，達到減振降噪的目的。圖中是水下某艦艇聲輻射仿真分析應用示例。
展開 來源：舟山虛擬仿真驗證平臺
船舶噪聲來源主要有三個，分別是艙室噪聲、水下輻射噪聲以及自噪聲，分別介紹如下：
01
艙室噪聲
艙室噪聲是由船舶的結構噪聲和空氣噪聲共同引起的。除空氣聲源艙室和鄰近艙室中的艙室噪聲主要由空氣噪聲決定外，其它艙室的艙室噪聲主要由結構噪聲決定。
02
水下輻射噪聲
船舶在海上航行時引起的水下輻射噪聲，主要由機械設備振動產生的水下噪聲、螺旋槳噪聲、螺旋槳脈動壓力作用在艉部結構產生的水下噪聲和水動力噪聲組成。
03
自噪聲
自噪聲是指聲納接收換能器所接收到的其載體產生的噪聲和聲納設備本身產生噪聲的總和。
目前噪聲仿真分析技術已擁有聲振耦合分析功能，適用于仿真計算船體設備的振動引起的聲輻射、水下艦艇的聲輻射、阻尼與隔振等問題，并可以通過合理地優化船舶總體結構與各部件，達到減振降噪的目的。圖中是水下某艦艇聲輻射仿真分析應用示例。
展開 空氣噪聲源通過ProNas軟件分別在各激勵源所在聲腔子系統內以聲功率級方式加載，如圖6所示。主機速度級激勵如圖7所示，螺旋槳加速度級激勵如圖8所示。
三、船舶結構噪聲及空氣噪聲分析結果與優化
1、船舶噪聲分析結果
在倍頻程中心頻率63-8000Hz下分別將該客箱船結構噪聲模型與空氣噪聲模型提交ProNas軟件求解器，經過ProNas軟件計算，可得到各艙室聲壓級水平，圖9、圖10分別為該客箱船在中心頻率為500Hz時結構噪聲仿真得到的結構速度云圖與艙室聲壓云圖，圖11與圖12分別為該客箱船在中心頻率為500Hz時的空氣噪聲仿真得到的結構速度云圖和艙室聲壓云圖。
該客箱船艙室聲壓分析結果見表1，部分艙室聲壓級不滿足目標值。
2、優化方案
對于結構噪聲超標的艙室，常見的優化方法為敷設阻尼。阻尼材料是將結構振動板的振動能量快速轉化為熱能，從而減弱金屬板的彎曲振動，阻尼材料通過這種方式有效的控制金屬板的結構輻射噪聲。通過云圖分析可知，本案例結構噪聲超標，多為主機與螺旋槳結構噪聲引起。由于該客箱船采用低速機，主機與船體鋼板直接螺接，船體底部振動區域較大，且底部鋼板厚度約為25mm-30mm，在實際應用中，阻尼層厚度一般為金屬板厚度2-4倍，因此如果采用常規的在激勵源處阻尼敷設方法，阻尼用量相對較大，成本較高。又由于船舶結構復雜，結構噪聲和空氣噪聲相互轉化，因此常規阻尼敷設方法對超標艙室噪聲控制效果一般。針對以上特點，本案例通過ProNas軟件后處理界面可直觀精確顯示傳遞路徑處能量分布，即在不達標艙室處直接敷設阻尼，采用這種敷設方法，阻尼用量及成本在可控范圍內，且噪聲控制效果顯著。
展開 噪聲源的控制
按船舶噪聲的來源，主要可以從以下三個方面采取相應措施。
螺旋槳產生的噪聲控制。螺旋槳發出噪聲的主要原因有尾軸的靜、動平衡未校準好；螺旋槳運轉時產生的亂流以及槳葉通過水流時的周期性壓力變化；空泡時，氣泡的發生和破裂形成周期性的爆破音；槳葉上固有振動頻率與葉片形成的渦流引起共鳴，形成螺旋槳的“唱音”。因此，螺旋槳產生的噪聲控制，應重點采用預防的方法來實現。
主、輔機產生的噪聲控制。控制主、輔機產生的噪聲可以合理選用低噪聲設備，從源頭上減少船舶的艙室噪聲，這也是艙室噪聲控制的最有效辦法。
通風和空調調節系統噪聲控制。通風和空調調節系統應采用低速、低噪聲風機；風機應安裝減振器，出風口處應安裝消聲器，風機出風口管道和艙室中出風口處管道內應安放吸聲材料；風機與剛性風管連接處改用軟管過渡或采用軟性接頭，以降低固體噪聲的傳播；艙室送風管與空氣分配器之間，應同樣采用軟風管過渡。
2. 噪聲傳播途徑的控制以及噪聲防護設備的使用
噪聲控制最積極有效的辦法是從聲源上去考慮。在傳播途徑上控制噪聲主要是阻斷和屏蔽聲波的傳播，或是聲波傳播的能量隨距離加大而衰減。因此，控制噪聲傳播途徑可從聲源和接收器位置的選擇，增加傳播距，隔聲吸聲和消聲等手段入手。
艙室的合理布置。艙室的布置除了要滿足常規設計的要求外，還必須從聲學角度來考慮。布置的最基本原則是，使聲學要求高的艙室離聲源艙室盡可能遠些。
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艙室噪聲的最新內容
包括吸收域和多孔域，可以用可滲透的輻射表面聲載荷來解決HVAC艙室噪聲。動畫顯示感興趣頻率之一的傳播中的效果艙。很明顯，忽略聲學傳播中的艙室效應（左），聲波在介質中自由輻射。然而，包括機艙屬性在內，聲輻射更加復雜，因為它現在包括反射和吸收。
5.3實船仿真與測試結果對比
經過多輪仿真計算以及方案優化，最終確定的整船噪聲控制效果較好，并將優化方案應用到實船設計中，大多艙室噪聲數值滿足設計要求，對該客箱船實船艙室進行了噪聲測試，如表3所示。
表3.部分艙室仿真結果與測試結果（節選）
結果對比發現：room-8133房間偏差較大。
除空氣聲源艙室和鄰近艙室中的艙室噪聲主要由空氣噪聲決定外，其它艙室的艙室噪聲主要由結構噪聲決定。
控制主、輔機產生的噪聲可以合理選用低噪聲設備，從源頭上減少船舶的艙室噪聲，這也是艙室噪聲控制的最有效辦法。
通風和空調調節系統噪聲控制。
5.3實船仿真與測試結果對比
經過多輪仿真計算以及方案優化，最終確定的整船噪聲控制效果較好，并將優化方案應用到實船設計中，大多艙室噪聲數值滿足設計要求，對該客箱船實船艙室進行了噪聲測試，如表3所示。
表3.部分艙室仿真結果與測試結果（節選）
結果對比發現：room-8133房間偏差較大。
隨著研究進行，他發現需要使用更加復雜的聲學計算方法，于是選擇了功能更加強大的Actran軟件，它能精確地解決包括內飾件在內的艙室噪聲問題。
“我先從發動機的空氣聲傳播入手。” 佩爾·奧洛夫說，“從發動機部開始，我利用MSC軟件公司的 MSC Nastran軟件計算了節點速度，并由此再利用Actran軟件計算出艙室外表面的聲載荷，最后計算出艙室內噪音。”
除空氣聲源艙室和鄰近艙室中的艙室噪聲主要由空氣噪聲決定外，其它艙室的艙室噪聲主要由結構噪聲決定。
3、實船仿真與測試結果對比
經過以上方案優化并多輪仿真計算，優化以后各艙室噪聲控制效果較好，將以上優化方案應用到實船設計中，并對該客箱船實船艙室進行了噪聲測試，如表2所示，大多艙室噪聲數值滿足設計要求。
3、實船仿真與測試結果對比
經過以上方案優化并多輪仿真計算，優化以后各艙室噪聲控制效果較好，將以上優化方案應用到實船設計中，并對該客箱船實船艙室進行了噪聲測試，如表2所示，大多艙室噪聲數值滿足設計要求。
空調通風系統也是船舶艙室主要噪聲源之一。
三、螺旋槳噪聲
螺旋槳噪聲的強度較主輔機噪聲的強度要弱，影響范圍也主要限于尾部艙室。其噪聲性質可分為兩種：一是低頻噪聲，由槳葉和流體相互作用的流體動力效應及水流沖擊尾柱而引起的；另一種是“空泡”引起的葉片振動而產生的高頻噪聲。
