水下噪聲的案例
極地科考破冰船水下輻射噪聲分析
極地科考破冰船在開展大洋和兩極科學考察時, 一方面如常規科考船一樣需盡量控制自身的輻射噪聲, 以確保不影響探測設備的功能; 另外一方面要求盡量減少自身輻射噪聲對海洋和兩極生物生存發展的影響。然而尤其是高等級破冰強度的極地科考破冰船, 其所具備的特殊船型、大功率主機、高強度螺旋槳以及可能安裝于船體外的全方位推進器都會給水下輻射噪聲控制帶來了極大的挑戰。文中介紹了某極地科考破冰船項目水下輻射噪聲的前期研究。首先比較了船舶水下輻射噪聲相關標準, 分析了船舶水下輻射噪聲的來源, 歸納總結了抑制水下輻射噪聲的方法。然后針對某極地科考破冰船的水下輻射噪聲進行了實船驗證, 實測中采用多水聽器方法, 將測得的輻射噪聲數據與國外同類船進行對比, 初步分析了目前極地科考破冰船水下噪聲特性。研究結果可為開展極地科考破冰船水下輻射噪聲抑制研究提供理論參考。
引言
近年來, 隨著船舶航運事業的發展, 海洋噪聲污染帶來的問題日益突出, 由船舶引起的水下噪聲是人類活動對水下環境噪聲產生影響的重要因素。隨著海洋資源利用程度的增加及經濟全球化水平的發展, 船舶水下輻射噪聲嚴重威脅著海洋生物的生存發展, 噪聲對海洋生物特別是哺乳動物的影響, 引起了國外環境保護組織和科學家的高度關注, 國際海事組織也不斷有提案涉及要求商用運輸船控制水下輻射噪聲的內容[1]。另一方面, 在兩極特殊環境下運行的極地科考破冰船要求在不干擾海洋生物正常活動的前提下開展兩極和大洋的科學考察, 更需要在特定頻率范圍內對水下輻射噪聲進行嚴格控制, 以期獲得自身探測設備較佳的環境場。
展開 國外水下噪聲試驗手段發展趨勢
以下文章來源于水聲之
家，作者中國船舶科學研究中心船舶振動噪聲國家級重點實驗室龐業珍 俞孟薩，本篇文章節選自論文《國外水下噪聲試驗手段發展趨勢》。
【摘要】先進發達國家建立了水下噪聲試驗從試驗室模型機理試驗-湖試大模型試驗-海試實艇試驗的完善試驗體系，走過了從單水聽器、多水聽器到聲陣的發展路程，從淺水試驗場邁向深水試驗場的發展歷程，一些國家不具備建設大型水聲試驗場條件，而簡便實用的近場測量手段也隨之有了發展的空間。隨著潛艇隱身性能的提升，水動力噪聲問題逐步顯現，水動力噪聲試驗手段同樣走過了不斷發展的歷程。21世紀以來,民船水下噪聲問題逐步受到重視，水下噪聲試驗手段也逐步在民船試驗中發揮作用。
【關鍵詞】 水下噪聲；聲陣；水聲試驗場
1.引言
二次世界大戰期間美軍在美國、加拿大和英國等海域進行測量的大量水面艦船輻射噪聲譜數據，ROSS[1]總結了二十世紀四十年代初建造的大多數水面艦船的輻射噪聲特性，研究了空化噪聲、軸和葉片調制、低頻線譜等艦船輻射噪聲特征。當時水下噪聲測試工作是以探測艦艇特征為目的。
二戰之后，隨著水聲學[2]研究的深入，水下噪聲試驗不僅僅為探測服務，更是為降低己方潛艇噪聲級，提高聲隱身能力做出了巨大貢獻。
1991年，美國海軍水下作戰部副部長貝肯[3]說過：“你要用不同的材料、不同的平衡技術、不同的安裝和隔振，做一切可能的嘗試，測試、調換、修改、重裝、再測試，在你獲得安靜以前，可能要重復100次。開始試驗每個部件，然后調整整個系統。
展開 基于海洋環境噪聲水下探測研究進展
水下目標監視系統，通過接收目標的輻射噪聲或散射聲波對目標進行分類、識別和定位，長基線低頻被動聲吶可以監視諸如潛艇之類的大目標，在航行過程中產生較大的輻射噪聲。聲波在水下可以遠距離傳播，目標識別系統通過聲吶被動接收目標的輻射噪聲對目標進行特征分析，聲矢量傳感器可用于水下弱目標識別與檢測。
在傳統的聲吶系統中，海洋環境噪聲掩蓋了目標聲音的特征，從而阻礙了目標信號的檢測。但與此同時，海洋環境噪聲中也攜帶了豐富的海洋環境信息，利用海洋環境噪聲可以實現水下目標聲成像。
FLATTE′S和MUNK等在《簡式防務周刊》首次探索了將海洋環境噪聲作為聲學“照明”源形成水下物體圖像的可能性，海洋環境噪聲在水下目標存在時發生改變來判斷目標的存在。20世紀80年代，BUCKINGHAM提出了聲學照明的想法，用海洋噪聲充當“光源”，將噪聲“照射”成像比擬大氣中日光照相，對海洋中的目標進行探測和成像。BUCKINGHAM針對海洋環境噪聲，進行水下目標散射聲場的計算。
POTTER將海洋環境噪聲場用作照明裝置，建立靜止物體被動成像理論，并給出仿真的圖像。日本學者KAZUYOSHI等采用基于時域有限差分分析的水聲透鏡系統進行環境噪聲成像研究。國內一些學者也對基于海洋環境噪聲目標探測進行了研究。曾娟等提出一種利用環境噪聲作為照明聲源的目標探測方法，在理論上給出了圓形壓釋目標被環境噪聲照射的噪聲場。林建恒等采用散射理論方法研究了水下目標對于海洋環境噪聲的散射擾動特性。蔣國健等提出了通過聲陣聚焦接收、增加積分時間以及頻域處置等方式增強水下目標聲學可見度。李小雷等基于環境噪聲互相關和環境噪聲自相關理論，利用海浪噪聲進行安靜目標探測。孟昭然研究了雨致噪聲源水下目標類光聲成像。
在理論研究的基礎上，各國學者進行了大量的實驗研究。
展開 船舶噪聲仿真分析
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 
聲學仿真：船舶噪聲仿真分析
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 LMS Virtual.Lab風扇(水下螺旋槳)噪聲經典論文
目前不少朋友做風扇噪聲（包括水下螺旋槳），在這里跟大家共享兩篇非常經典的論文，一篇是楊瓊方、王永生老師做的水下螺旋槳噪聲計算的，另一篇是一AIAA的論文，里面對理論講得非常詳細！需要做這方面的朋友，一定要看看這兩篇論文！
論文下載地址：http://pan.baidu.com/share/link?shareid=1674202074&uk=1560578551
另外，在VL12里面也即將推出葉輪機械寬頻噪聲算法，到時候我和lengxuef把相關資料再發到論壇上供大家學習！
展開 LMS Virtual.Lab風扇(含水下螺旋槳)噪聲經典論文
目前不少朋友做風扇噪聲（包括水下螺旋槳），在這里跟大家共享兩篇非常經典的論文，一篇是楊瓊方、王永生老師做的水下螺旋槳噪聲計算的，另一篇是一AIAA的論文，里面對理論講得非常詳細！需要做這方面的朋友，一定要看看這兩篇論文！
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展開 韓梅等：水下聲學浮標南中國海海洋環境噪聲實測分析
一
數據來源與試驗說明
⒈水下聲學浮標
本文通過在現有中船710所“HM2000”多剖面浮標平臺基礎上集成聲學測量系統，研制出了一種具有海洋環境噪聲監測能力的“G-Argo”水下聲學浮標平臺，結構示意圖如圖1所示，主要由北斗天線、矢量水聽器、水聲信號處理機、浮標主體和浮標底座組成，其中水聲信號處理機主要完成矢量水聽器接收信號的采集、存儲和處理，由浮標主體控制其工作策略。圖2實線給出了水下聲學浮標聲學測量系統聲壓通道(本文所處理數據為聲學系統聲壓通道采集)自噪聲譜級，為了比較，圖中同時給出了Knudsen曲線在海況0級(SS0)、1級(SS1)、3級(SS0)和6級(SS6)條件下的海洋環境噪聲譜級，由圖2可以看出，水下聲學浮標聲學測量系統在整個頻率范圍內自噪聲譜級均小于0級海況海洋環境噪聲，因此聲學系統采集數據可有效評估海洋環境噪聲特性。圖3給出了“G-Argo”水下聲學浮標海洋環境噪聲監測流程圖，水下聲學浮標可多次上浮、下潛，具備原位坐底和定深漂流兩種工作模式，其海上連續工作時長則與海洋環境噪聲采樣策略和自動上浮通信周期有關，一般能夠實現海上連續觀測時長多達幾個月。
展開 國內首艘載人潛水器支持母船 “深海一號”下水！@武船、708所
· 作業空間、試驗空間、學習居住空間、功能艙室、通道均采用符合人體工程學的設計理念，并在建造過程中充分融入“民船軍造，軍民融合”的理念，機艙區域及主要設備采用雙層隔振安裝方式，振動噪聲、水下輻射噪聲指標均達到軍工技術標準，為潛航員營造了舒適的生活和工作環境。
· 在重量重心控制、減振降噪控制、內裝整體建造、水線下船體結構精度控制等方面，均按照國際先進理念和跨學科技術合作進行設計、建造，可同時搭載“蛟龍”“潛龍”和“海龍”號3臺潛水器開展深潛作業。
艦船、潛艇、魚雷的輻射噪聲特性及其測量方法
4、輻射噪聲的測量
測量方法：讓被測船航行通過遠處的測量水聽器來實現測量。 按照測量水聽器、設施布放方式：固定式和活動式。 水聽器陣形式：潛艇和魚雷——深海(大于60米)、垂直陣；水面艦船——淺海(大于30米)、水平陣。
用于測量輻射噪聲的水聽器布設
輻射噪聲通常以1Hz帶寬內譜級表示，但對于測量儀器設備工作帶寬為W，該帶寬內噪聲級為BL，則1Hz帶寬內的譜級為BL-10lgW。
注意：上述噪聲為白噪聲，如果被測帶寬內有線譜噪聲，則歸算方法不在適用。
通常測量是在遠場，一般按照球面波擴展規律進行修正，歸算到離聲源聲中心1米處。因此，需要精確知道水聽器與被測艦船之間的距離，一般采用同步鐘測距裝置(主動聲納)。目前，艦船輻射噪聲測量是一項專門測量技術，隨著潛艇隱身技術水平的提高，對測試技術和設備提出更高的要求。
本文摘自百度文庫《水下噪聲》一文
展開 改革開放40年:中國海軍裝備躋身世界先進行列
核潛艇和常規潛艇裝備跨代發展
潛艇是水下作戰的利器，也是大國海軍的重要標志之一。冷戰時期，美國海軍重點發展以航空母艦為主的水面艦艇編隊海空作戰能力和以攻擊型核動力潛艇為重點的水下攻擊能力，而蘇聯則重點發展以各型攻擊型核潛艇、多用途巡航導彈核潛艇和常規潛艇為基礎的水下綜合作戰能力。1949年4月成立的人民海軍早期曾經借鑒蘇聯海軍建設經驗，大力發展水下作戰力量，自行突破了常規潛艇、核動力潛艇的設計建造大關，先后建造服役了多種型號潛艇裝備。
核潛艇是大國海軍的重要水下作戰平臺，也是大國實力地位的象征性符號之一。在很長時間里，能夠完全自行設計建造核潛艇的國家只有美國、俄羅斯、英國、法國和中國這5個聯合國安理會常任理事國。印度剛剛突破核潛艇建造大關，但總體技術水平不高。
彈道導彈核潛艇主要攜載潛射戰略彈道導彈，是水下戰略核力量的主要載體，也是第二波次核反擊作戰的主力。在海軍艦模展臺上，我們看到了第二代094型戰略彈道導彈核潛艇和093A型攻擊型核潛艇，其整體戰術技術水平已經達到了世界第三代核潛艇的水平。
中國海軍除了裝備先進的核動力潛艇，還裝備了多個型號的先進常規動力攻擊型潛艇。在展臺上有第三代常規動力潛艇039型及其改進型039A/B型的模型。其靜音性能不斷改善，水下噪聲輻射系數日益接近世界先進水平；水下綜合攻擊能力顯著提升，可以在水下發射潛艦導彈、魚雷、水雷等多種攻擊型武器，對敵方水面艦船或潛艇等目標進行中遠程攻擊，整體水平已經進入世界先進行列。
航空母艦實現零的突破
航空母艦是現代海上作戰體系的核心成員。
展開 
Cadence CFD: 通過流固耦合模擬減少水產養殖生物足跡
在水產養殖中，選擇正確的位置對于健康養殖至關重要，例如連續流動和遠離高聲壓，即比空氣高四倍的水下輻射噪聲 (URNS) 。不幸的是，不充分的規劃和執行減緩了水產養殖產量的增長，但我們有一個解決方案：流固耦合研究可以幫助設計堅固且可持續的魚籠網，最大限度地減少停滯并確保成功的魚類生產。讓我們一起減少水產養殖的生物足跡，讓它成為一個可持續的、令人興奮的未來，走向藍色革命！
水產養殖從池塘中的小規模開始，隨著市場的增長，有必要確定其他大規模養殖方式，例如在公海中。那是魚籠出現的時候。這些網箱通常配備系泊系統，以將它們保持在固定位置或避免因風、水流和其他環境因素而過度移動。管理網增加了海水網箱養殖場的大量工作量，這需要使用專門的設備。網材的堅固程度決定了網能夠承受不同水動力的程度，而用堅固比來描述網的“緊密度”。根據挪威標準 NS 9415, 網在水中的斷裂強度不應低于其初始強度的 65%。
盡管通常位于偏遠地區，但養魚場也無法免受污染、寄生蟲感染和氧氣水平不足的負面影響。這些因素會導致魚類處于壓力環境中，導致健康狀況不佳和更容易受到感染。因此，當務之急是創建旨在溶解廢物并避免水停滯的養魚場。流量計、pH 計等控制單元可以有效維持支持健康養殖的環境。此外，養殖鉗子、貽貝和牡蠣也可以過濾掉水中溶解的廢物。
通過流固耦合研究減少魚籠中的停滯
在設計魚籠時，必須考慮流動和傳熱方面，因為它們會顯著影響產品的耐用性和結構。通過使用計算機分析和模擬，可以在設計過程的早期識別潛在風險，這比構建物理模型更具成本效益。對于魚籠網中的流固耦合建模、模擬和分析，計算流體動力學 (CFD)/有限元分析 (FEA) 是最有效的工具。例如，這些工具可以幫助確定最好的魚籠材料以承受極端天氣條件并優化網的布置，即網箱之間的距離和一排網箱的數量，以避免停滯并提高魚類產量。
展開 2013年10月18日(哈爾濱）LMS Virtual.Lab Acoustics數字聲學專題講座
時間：2013年10月18日（周五）
地點：哈爾濱新巴黎大酒-店 四層 塞納宮
地址：哈爾濱南崗區中山路177號，0451-87108888
費用：免費，LMS公司提供午餐
主講人：LMS資深技術工程師
日程安排：
08:30-09:00 簽到注冊
09:00-10:30 LMS Virtual.Lab介紹及12版本新功能
10:30-10:45 休息
10:45-12:00 內場聲學——從激勵載荷到聲學響應分析以及相應的后處理
12:00-13:30 午餐
13:30-14:30 外場聲學——從船舶水下結構噪聲到航空、汽車的外場聲輻射的應用
14:30-15:30 壁板隔聲——用于汽車艙門、船舶艙壁、航空壁板等部件級聲學分析
15:30-15:50 休息
15:50-16:50 流體噪聲——用于船舶螺旋槳葉片、風扇、空調管路、高鐵輸電弓等由流體流動引起的噪聲問題
16:50-17:20 總結與答疑
請您詳細填寫會議回執后，在10月16日之前傳真或email如下地址：
會務聯系人：何琦玥
電話：010-84973605-303
傳真：010-64993735
e-mail：qiyue.he@lmsintl.com
本消息來源于：http://www.lmschina.com/acoustics-harbin-oct18
展開 全頻域聲學仿真分析軟件Wave6行業應用
航空航天與國防
l 飛機、旋翼飛機和電磁場的內部噪音
l 機身阻尼處理的優化,考慮到壓力、應力加勁和非均勻溫度
l 隔聲器和音響包的設計
l 語音傳輸率和語音清晰度全頻譜模型的設計
l 地面人員接觸噪音的全頻譜評估方法
l 發動機船艙內襯設計,考慮不均勻溫度、壓力、密度和平均流量
l 非均勻平均流環形管道事故聲波源模型
l 推進器噪聲源模型,既考慮厚度,也考慮負載噪聲,內部和外部聲學,包括輸入非定常時域CFD數據
l 環境控制系統中的噪聲源、傳播和衰減模型
l 采用嚴格的波傳播和散射模型對機身和整流罩進行先進的基于波的SEA建模
l 航天器和運載火箭的聲學鑒定測試
l 用于航天器和運載火箭大型全耦合有限元邊界元模型的先進加速邊界元方法，包括在現代高性能計算(HPC)集群上求解大型模型
l 廣泛的負載庫，用于模擬來自起飛，氣動載荷和隨機漫射聲場激勵的激勵
l 先進的揚聲器和揚聲器陣列模型,用于建模直接場聲測試,包括來自聲學研究系統的集成校準揚聲器
l 沖擊源和沖擊響應全光譜建模的新方法,包括煙火裝置和脆性接頭建模、通過建立結構進行沖擊傳播和衰減以及敏感部件的沖擊響應特性描述
船舶及近海工程
l 船舶和潛艇噪聲和振動的全譜系統級模型
l 通過主路徑和側翼路徑對船體結構的噪聲和振動建模
l 管道系統中流體傳播波的建模
l 模擬齒輪箱和泵的聲輻射
l 設計隔離和吸收,以盡量減少來自機械部件的空氣和結構噪音
l 水下輻射噪聲計算重載效應的系統和分量級模型
l 聲納系統建模，包括聲納自噪聲
l 模擬大型涂層船體結構的聲散射,包括多重散射的影響
l 確保豪華游輪和游艇的內部安靜
交通運輸
l 動力總成組件的聲輻射
展開 船舶設計：船舶推進軸系方案設計的關鍵技術
樓京俊等［48］根據某潛艇槳—軸—艇體物理模型建立了振動數學模型，揭示了槳—軸—艇體耦合振動和水下聲輻射的機理，可為研究槳—軸—艇體綜合減振設計提供理論依據。
綜上所述，船舶推進軸系振動方面的研究經歷了較長的發展歷史。目前，3 種軸系振動型式已形成了較為成熟的計算理論和計算模型。近年來，為了提高軸系振動的計算精度、準確度和計算效率，已有學者針對軸系3 種振型的耦合振動特性開展了研究工作。
為了減小軸系振動對軸系及船舶運行安全性和穩定性的影響，現有的軸系振動控制方法主要包括：1）減小不平衡激勵源，例如，優化螺旋槳結構、改變槳葉數量、減小加工誤差等；2）調整軸系的整體共振頻率，以避免軸系常用轉速接近軸系共振轉速；3）安裝減振器、隔振器、吸振器等振動控制設備。在上述幾種方法的指導下，研究學者針對軸系振動控制問題開展了大量的理論分析、數值仿真和工程試驗研究，完善了軸系振動求解理論。
馬磊［49］、孟浩［50］、張贛波［51］基于船舶推進軸系的縱向振動特性，分析了動力吸振器對軸系振動的影響；基于聲子晶體理論和主動控制理論，研究了船舶主推進軸系的縱振控制方法。張斌［52］和丁旭杰［53］分析了非線性隔振器和混合式隔振器的設計方法與應用現狀，設計了相應的原理性隔振器件并進行了試驗驗證。李燎原等［54-57］針對槳—軸—艇體耦合振動引起的水下結構噪聲問題，研究了螺旋槳激勵對槳—軸—艇體耦合振動的影響、水下結構的輻射噪聲特性以及橫搖條件下的隔振和聲輻射控制措施，可為軸系和艦艇總體設計提供理論參考。
以上這些研究成果對提高軸系設計質量有著積極的推進作用，是軸系多學科優化設計的雛形。
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