水下輻射噪聲分析的案例
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 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
變壓器鐵心結構振動輻射噪聲分析
變壓器鐵心結構振動輻射噪聲分析
韓梅等：水下聲學浮標南中國海海洋環境噪聲實測分析
三
結論
本文利用2019年8月在南中國海某海區組織的多臺“G-Argo”水下聲學浮標試驗某一白天的數據，分析給出了20Hz～3.15kHz頻率范圍內的海洋環境噪聲譜級，試驗期間浮標平臺附近有水面航船經過，借此探討了附近水面航船對不同頻點海洋環境噪聲影響。結果表明，浮標平臺附近水面航船對200Hz～1.6kHz頻段范圍內海洋環境噪聲譜級影響較顯著，另外，除水面航船影響時間點外，在100Hz以上的高頻段，海洋環境噪聲譜級約以?4dB～?7dB每倍頻程的規律下降，符合典型風關噪聲變化規律。但是，本文只提供了南中國海某一特定海域一天范圍內的海洋環境噪聲數據，這不足以評估整個南中國海范圍內的海洋環境噪聲特性，因此需要進行更長時間和更大范圍內的海洋環境噪聲測量，以便獲取完整的海洋環境噪聲分布數據和分析環境噪聲統計特性變化規律。本文工作顯示，水下漂流移動平臺在海洋環境噪聲監測方面應用具有良好的廣闊前景。
展開 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 國外水下噪聲試驗手段發展趨勢
1975年，美國海軍開始測量貨船的窄帶譜，通過測量一艘基準商船建立精確地商船噪聲參數模型，然后測試多艘商船來擴展此參數模型使其適用于世界上大多數商船。
回歸分析得到航速、吃水、馬力、船長及主機類型等工程參數與輻射噪聲源級之間的擬合關系。美國水面戰艦中心的Arveson (2000)[18]對現代貨船的輻射噪聲特性進行了試驗研究。
位于巴哈馬的實驗區深度1830m,底部布放水聽器和跟蹤陣，表面有雷達表面測距系統。
作者釆用球面波
(20log)
衰減對測量結果進行修正。作者對柴油發電機、主推進器發動機點火頻率、葉頻、推進器噪聲波形、低頻連續譜、高頻連續譜、甲板振動監測等做了分析，并得到了輻射噪聲的指向性，給出了推薦器葉頻譜級的預報模型。
2001
年美國海軍研究試驗室的
Wales
建立了商船輻射噪聲源譜模型。
圖24 Arveson貨船輻射噪聲特性試驗
海洋及內河運輸業的發展使營運船舶迅速增加，船舶運輸尤其是船舶水下噪聲污染嚴重影響了水生生物的生存環境。隨著環境保護意識的提高，船舶水下輻射噪聲問題越來越受到關注。
1995年Mitson對試驗船的輻射噪聲和對魚類的影響進行了研究。2004年伍茲霍爾海洋研究所海洋政策中心McCarthy出版了水下噪聲的國際章程，建立法律和標準來限制海洋噪聲污染。國際海事組織已經開始著手研究水下噪聲限制規范，ISO也在為船舶水下噪聲測試著手建立一系列標準性文件。
DNV為工程船建立了水下輻射噪聲測試標準和限值標準[21]。
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 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
ACTRAN結構振動輻射噪聲網絡培訓視頻3
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