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一种基于振动数据的水下大型结构声辐射估算方法研究论文导读：:提出一种利用水下大型结构体表振动监测数据加权的结构声辐射估 算方法，在假定水下大型结构体辐射噪声与若干振动监测点数据之间存在一种多 输入单输岀的具有收敛特性的函数关系的基础上，采用指数加权方法估算结构声 辐射通过仿真数据与实测数据验证，证明该方法是可行的，有效地，具有转化 为工程应用的可行性论文关键词：水下大型结构，声辐射，振动数据引言一般来说，水下大型结构声辐射估算方面的研究，主要集中在以下几个方 面：1）通过解析方法对圆柱壳体等规则目标进行振动声辐射理论和计算，这种 方法和研究对于水下结构振动声辐射机理掌握和认识是具有意义的，但是尚不能 对复杂弹性结构等的振动声辐射进行估算；2）通过有限元联合边界元、统计能 量法等数值分析方法对水下较为复杂的弹性目标振动声辐射进行计算和理论估 算；从工程应用角度讲，这些算法面临数值计算量庞大，计算时间长、计算频段 受到限制等问题，而且边界条件和参数的确定比较繁琐，虽然对于结构的声学设 计是具有一定的参考和指导意义，但是直接应用于工程实际的实时或准实时估算还具有一定距离本文主要利用试验方法，在试验基础上，探讨了一种基于体表振动监测数 据的水下大型结构声辐射估算方法物理论文，并对计算结果进行了验证。

1水下大型结构声辐射估算原理利用试验方法进行水下大型结构声辐射估算的原理就是基于结构内部的噪 声和机械振动引起了结构体的振动，这些振动产生压力变化通过海水传播出去， 形成整个结构的辐射噪声要估算结构的声辐射大小，需要进行结构体振动加速 度级的测量结构体总的声辐射取决于内部所有辐射噪声源，包括与水流有关的 噪声源、螺旋桨噪声以及机械设备产生的噪声等声辐射的计算是根据辐射函数进行计算的1)式中：i■加速度计测量点下标；j-方向下标；・j方向上点i的辐射函数；・j方向上有无穷远处换算为1m的压力；■点i的加速度计级；N・总的测点数以上可以看出：在结构体表面安装一定数量的振动加速度计，在大型水下 结构声学航行试验中，通过数据采集装置采集体表振动监测数据和对应的辐射噪 声数据即可以统计拟和结构体的辐射函数，一旦辐射函数确定，对于同种类型的 水下大型结构体，只要实时监测，即可实时估算辐射噪声2水下大型结构声辐射估算方法根据章节1提出的原理，假定辐射噪声与若干监测点数据之间的函数关系 是一种多输入单输出的具有收敛特性的传递函数，如e指数函数通过大量实测 数据运算及误差反向传递确定此函数关系中的权值，用于结构体辐射噪声估算论 文提纲怎么写。

该算法主要有以下几个步骤：参数设置设样本库有P个样本，即P个输入■输出对（），（），其中为第个样本的输 入向量，为输入向量维数；为第个样本的输出向量（期望输出）,为输出向量维 数实际输出向量为，与之对应的输入数据、权值、输出数据个数分别为权值； 为第个阈值置所有可调参数（权和阈值）为某种形式的较小数值计算权值权值计算公式为：（2）式中传递函数〉计算总误差取总误差函数为(3)若（允许误差），则停止迭代；否则进行反向迭代计算，调整各连接权值域值和权值调整 利用误差的负梯度来调整连接权，使其输出误差单调减小在算法结构中，权值和阈值按下列各式调整：值域：(5)(6) 权值：(7)(8)(9)因此有(10)(11 )上式中，为调整步长⑤按新的权值和阈值重新进行正向计算，直到（允许误差b该算法的结构如图1所示物理论文，图中为输入变量，为输岀变量，为权系数，为阈值，为中间过程输出结果图1估算方法结构示意图Fig. 1 Sketch map of estimation arithmetic structure图2大尺度圆柱壳模型振动/辐射噪声计算基本原理Fig.2Compute principium of Large-scale column hulls vibration and radiati on noise表1声辐射估算误差与样本数及测点数关系Chartl Relati ono f sound radiati on estimati on error a nd swatch along withmeasure point numberdB[-9.0 , 6.1] [-7.6 , 7.3][-5.2 , 4.7]30[7.8 , -7.4]卜6.8 , 6.0][-5.6,4.2]卜4.7 , 3.0]50[-6.0 , 5.7][-4.5,4.5][-4.2 , 3.0][-3.5 , 3.1]80[-2.6,3.7]卜3.4,2.3][-3.0 , 3.0][-2.6 , 2.7]图3实测稳态下不同工况数据辐射噪声估算结果与真值比较曲线Fig.3Compare curve between estimation and real value of steady work图4谱级估算结果与真值比较曲线图Fig.4Compare curve between estimation and real value of spectrum3估算方法可行性仿真验证为验证上述估算方法的可行性，以下建立圆柱壳模型，该模型长125米，半径8米，厚度0.03米；设置4个激励力物理论文，大小在10-200N之间随 机可调，距离端面分别为15米、40米、85米、123米，相关系数为0 ;分析频带从20Hz到5000Hz ,计算壳体表面测点加速度，正横方向辐射声压。

通过建立结构振动与声辐射数据对，计算辐射函数，验证文中提出方法的可行性该模 型原理如图2所示利用图2的模型建立了 100个数据对，其中80个数据对用作计算辐射函 数，20个数据对用作验证辐射函数表1给岀不同采样点与样本数条件下，算 法的估算误差(20个测试样本中误差正负最大值L壳体表面加速度采样点个数 为10. 50、100和20010个采样点时，采样点进行了优化选择，大致布放在 激励力附近从表1数据可以看出：样本数一定的条件下，随着测点数增加估算误差减 小；测点数一定的条件下，随着样本数增加估算误差减小；误差不是无限减小的， 当误差减小到一定范围时，在该范围内波动，此时增加测点意义不大4估算方法实测数据验证验证方法：作者将水下大型结构不同工况实测数据分成两部分，一部分用力计算估算算法的辐射函数，约占样本总量的70% ,另外一部分用作验证，约占样本总量30%论文提纲怎么写将估算结果与实际测量得到的结果进行比较图3给出了不同工况稳态条件下算法给出的水下大型结构辐射噪声总声级估算结果与真值的比较情况图中横坐标是样本，纵坐标是估算值与真值，单位(dB),每格代表4dB从图3中可以看岀：稳态下估算结果与真值比较估算误差在3dB以内。

图4给出了某一工况下，水下大型结构不同谱级的辐射噪声估算结果与真 值的比较情况图中横坐标是样本物理论文，纵坐标是估算值与真值，单位(dB ), 每格代表4dB从图4中可以看出：估算结果与真值在不同频段上趋势一致性较 好，不同频段估算误差在2dB以内5估算方法运行时间测试以在大型结构安装200个振动加速度计监测点为例，测试文中提出的估算 方法的执行时间，以每通道采样率为100kHz ,每通道512点计算一次测试，计 算需要26uS ,估算一次200个监测点的声辐射时间为600uS ,则总时间需要 1.5mS , 512点采样时间为5.12mS ,由此表明该算法在工程上具有进行实时辐 射噪声估算的可行性6结论本文提出的水下大型结构声辐射估算方法对实测数据进行验证，可以给出 较为准确的估算结果该方法计算量小，运算速度快，可以实现声辐射的快速估 算，具有转化为工程应用的可行性参考文献：⑴孙雪荣等.船舶水下结构噪声的研究概况与趋势.振动与冲击，2005 , 24(1):107-113⑵汤渭霖,何兵蓉.水中有限长加肋柱壳体振动和声辐射近似解析解.声学学报,2001 , 26(1) : 1-5[3] 刘涛，范军，汤渭霖.水中弹性圆柱壳的共振声辐射.声学学报,2002 ,27(1):62-66[4] 时胜国，杨德森，何元安.水下结构辐射噪声工程估算方法研究.哈尔滨工程 大学学报，2002 , 23(1) : 91-94[5] 王斌，陈明，汤渭霖.Kirchhoff近似预报辐射声场的低频适用性•船舶力学， 2008.⑹王斌，汤渭霖，范军.一种辐射声场近似计算方法单元辐射叠加法.声学学报,2008.。