水下輻射噪聲的案例
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
德國在Ashao建立了淺水固定試驗場用于測量過往船只的水下輻射噪聲。Aschau淺水試驗場屬于德國Bundeswehr艦船和海軍武器技術中心，位于波羅的海Eckemfoede角，水深20m,水聽器距離水底l-2m。適用于海軍艦艇和商船水下輻射噪聲測試。
21世紀以來,德國聯合挪威等國家在挪威Heggemes建立了深水試驗場測量潛艇及水面船的水下輻射噪聲，并將大量軍事艦艇的檢測任務逐步轉移到Heggemes。
目前淺水與深水輻射噪聲測量結果差異是世界上研究的熱點，德國無疑走在了前列，2011年，Anton Homm等[9]試驗對比了拖曳聲源、激振機激勵船體、柴油機激勵船體等三種水下噪聲源引起的輻射噪聲在Ashau與Heggemes的測量結果。
圖4 Heggemes與Aschau輻射噪聲測試結果比較（Aschau存在低頻谷點）
針對Aschau淺水試驗場試驗結果中20Hz附近出現的輻射噪聲測試結果明顯存在非正常谷點情況，JanH.Ehrlich[10]建立了該試驗場聲學分層模型，并用仿真結果很好的解釋了這個現象。
圖5 Aschau試驗場聲學分層模型仿真結果
5.測試系統從單水聽器走向聲陣
水下輻射噪聲測試系統隨著水下噪聲測試技術的進步而進步，從單水聽器到多個水聽器，再到水聽器陣列，以及矢量水聽器的出現，水下輻射噪聲測試系統增益隨著新型潛艇隱身能力的提高而提高。
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 
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 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。
多相電機噪聲：電機噪聲的產生與輻射
轉子不平衡引起轉子振動和偏心，進而激發定子、轉子和支撐結構振動而輻射噪聲。電機中常用的軸承類型有滾動軸承和滑動軸承。
滾動軸承產生的噪聲主要取決于軸承零件的加工精度、外圈的固有頻率、轉速、潤滑條件、公差、對中、載荷、溫度和異物的侵入等。
滑動軸承的噪聲通常要比滾動軸承小。滑動軸承的噪聲主要與滑動表面的粗糙度、潤滑、軸承中油膜的穩定性和渦動特性、制造工藝、質量和安裝等因素有關。
1.3.3 空氣動力噪聲
電機中的空氣動力噪聲主要來源（見第7章）是風扇。空氣流經途中的任何障礙都會產生噪音。在開式電機中，內部的風扇噪聲由通風口直接輻射出來。在全閉式電機中，外部風扇是主要噪聲源。
根據風扇噪聲的頻譜分布，存在寬帶噪聲（100～10000Hz）和汽笛聲（單頻噪聲）。通過增加葉輪與擋風板之間的距離，可以消除汽笛聲。
文章來源：融聲奇科技
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 水下聲輻射機理與仿真分析
強化水下航行器聲隱身性能一直是提高海軍綜合突防能力、生存能力和作戰效能，并取得戰略、戰術優勢的重要途徑和核心舉措。由于重流體作用，水下結構的聲源分布和聲輻射機理特別復雜，這給水下聲輻射預報和低噪聲設計帶來不少的難題。本文首先對水下聲輻射機理進行了梳理；然后簡要介紹了Simcenter Acoustics聲仿真工具；最后，分別針對不同水下聲源給出了聲輻射仿真方法和流程，同時也分享了一些仿真案例，為相關的水下聲研究提供仿真經驗和數據參考。
一、前言
水下航行器噪聲的主要聲源有：機械噪聲、螺旋槳噪聲和水動力噪聲。這三種聲源根據產生的部位和機理，相互之間相互獨立也相互有所關聯。在低速隱蔽航行工況，機械噪聲是其最主要的噪聲源，其譜結構特征也最容易被敵方探測到。機械噪聲的主要來源是：動力設備與管路系統和艉部推進傳動系統；在巡航和高速工況，螺旋槳噪聲和水動力噪聲的貢獻量逐漸增大以至于占主導地位。有時為了簡化，水聲研究人員也會將這兩種噪聲統稱為流制噪聲，將螺旋槳作為最重要的流噪聲聲源。本文研究內容是對水下聲輻射機理進行詳細論述，并針對這5種機理采用不同的方法和流程來進行聲學仿真分析。
二、水下聲輻射機理
2.1 結構振動輻射聲
結構振動輻射聲的聲源特征可以視為結構輻射面上一個個具有一定相位關系的活塞輻射，結構表面振動引起附近流體的壓縮和擴張，密度變化而形成聲波傳播出去。因此，在考慮煤質振動速度時需要考慮煤質對結構振動的影響，在水聲學中稱為附連水的影響。
展開 縫紉機頭輻射噪聲分析
做了一個簡化的縫紉機機頭的噪聲分析，傳上來大家一起看一下。
都是用的殼單元，剛制材料
結構網格
標準點聲壓
變壓器鐵芯輻射噪聲分析
變壓器或電機的振動噪聲涉及電磁力的作用，通過以往的常規方法較難求解，這里通過電磁軟件和聲學軟件Actran進行了求解，在電機行業有重要指導意義。
sysnoise邊界元輻射噪聲分析
sysnoise邊界元輻射噪聲分析
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 發動機油底殼輻射噪聲預測方法的研究
摘要：介紹了對發動機油底殼進行噪聲預測的兩種方法。通過振動速度法，估算了油底殼輻射的聲功率級。用ＦＥＭ／ＢＥＭ方法進行預測時，考慮了油底殼中潤滑油的耦合作用，并對耦合情況與非耦合情況的計算結果進行了比較，表明耦合作用對油底殼的振動有較大影響，并與聲強法測量的油底殼左右兩側的聲強圖進行了比較，聲強分布基本一致。結論：ＦＥＭ／ＢＥＭ方法是預測發動機油底殼輻射噪聲的有效方法。
發動機油底殼輻射噪聲預測方法的研究.pdf
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。
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