第１７卷第４期 ２０１３年４月 文章编号：１００７—７２９４（２０１３）０４—０４３０—０９ 船舶力学 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｈｉｐ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ Ｖ０１．１７ Ｎｏ．４ Ａｐｒ．２０１３ 基于水弹性力学的ＳＷＡＴＨ船结构 振动与噪声分析 叶永林，吴有生，邹明松，倪其军 （中国船舶科学研究中心，江苏无锡２１４０８２） 摘要：文章以三维水弹性力学理论为基础，提出了综合考虑波浪与设备机械激励下的船体结构振动分析方法，并 对小水线面双体船的船体振动响应特性进行了分析，预报了该船体的固有频率特性，及在试验工况与航行时受发 电机激励下的局部结构振动响应，并与实船测量结果进行了对比。结果表明，该方法对于船体总振动、及船体受机 械激励作用下的强迫振动分析预报是有效的，可应用于工程设计。同时，利用水弹性方法对ＳｗＡＴＨ船在波浪中 的辐射噪声与近场噪声进行了预报，数值预报结果与试验进行了对比，表明该方法在噪声分析中也是可行的。 关键词：水弹性力学；小水线面双体船；机械激励；振动响应；辐射噪声 中图分类号：Ｕ６６１．４４ Ｔｖ１３１．２ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９０．ｉｓｓｎ．１００７—７２９４．２０１３．０４．０１３ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｎｏｉｓｅ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ＳＷＡＴＨ ｓｈｉｐ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｈｙｄｒｏｅｌａｓｔｉｃ ｍｅｔｈｏｄ ＹＥ Ｙｏｎｇ－ｌｉｎ． Ｙｏｕ－ｓｈｅｎｇ，ＺＯＵ Ｍｉｎｇ－ｓｏｎｇ，ＮＩ Ｑｉ－ｊｕｎ （Ｃｈｉｎａ Ｓｈｉｐ Ｓｃｉｅｎｔｉｉｆｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｗｕｘｉ ２１４０８２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｎｏｉｓｅ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈｉｐ ｉｎ ｗａｖｅ ｉｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｌｌｙ ｔｏ ｃｏｎ— ｓｉｄｅｒ ｔｈｅ ｗａｖｅ ｆｏｒｃｅ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｅｘｃｉｔｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ３Ｄ ｈｙｄｒｏｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ＳＷＡＴＨ ｓｈｉｐ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｎａｔｕｒｌ ｆａｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｈｕｌｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｌｏｃａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｅｘｃｉｔｅｄ ｂｙ ｄｉｅｓｅｌ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ａｒｅ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ｗｈｅｎ ｉｎ ０ ｋｎ ａｎｄ ｉｎ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｈｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈｉｐ．ａｎｄ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ ｏｖｅｒａｌ１ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｆｏｒｃｅｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｈｕｌｌ ｅｘｃｉｔｅｄ ｂｙ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｆｏｒｃｅ．Ｔｈｅ ｎｅａｒ ａｎｄ ｆａｒ ｆｉｅｌｄ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｎｏｉｓｅ ｒａｄｉａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ＳＷＡＴＨ ｓｈｉｐ ａｒｅ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ ｍｅｔｈｏｄ ａｌｓｏ．Ｔｈｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｓ ａｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ．ｓｈｏｗｉｎｇ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ａｌｓｏ ｒａｔｉｏｎａｌ ｆｏｒ ｔｈｅ ｎｏｉｓｅ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒｏｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ；ＳＷＡＴＨ ｓｈｉｐ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ；ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ；ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｎｏｉｓｅ １引 言 小水线面双体船（ＳＷＡＴＨ）具有独特的水动力船型，其耐波性能非常优秀，适合作为远洋科学考 察的平台。在海洋环境中航行时，波浪和船上机械设备均会引起船体振动，包括总体振动与局部振 动，需要引起足够的重视。过大的振动会导致局部结构的疲劳失效、设备故障，以及影响乘员的舒适 收稿日期：２０１２—１２—０８ 作者简介：叶永林（１９７４－），男，中国船舶科学研究中心高级工程师；吴有生（１９４２一），男，中国船舶科学研究 中心研究员，博士生导师，中国工程院院士。 第４期 叶永林等：基于水弹性力学的ＳＷＡＴＨ船结构…４３１ 性［】１。且如果作为海洋科学考察船，过大的振动会影响船上的试验，同时产生的结构噪声，也会影响 到其声学测量系统的性能。 水弹性力学分析方法ｌ２－ ，是把流场和结构的运动与变形作为一个完整的系统来进行分析。可应 用解决的问题涉及各类船舶结构在波浪激励、砰击与甲板上浪下的稳态和瞬态响应；海洋工程结构 物的运动、外载荷、承载能力、波激振动、疲劳、可靠性与安全性的评估ｌ４＿５ ；水中结构在流场中的振动 与噪声辐射 ］、水翼的颤振、水下爆炸及快速运动结构出入水的瞬时冲击响应；各类薄壁储液结构和 容器的晃荡、管道或管群的涡激振动等。 本文采用线性三维水弹性理论，对波浪中船体在机械激励下的强迫振动特性与水下噪声进行了 分析。对于结构振动，文献［７］尝试了采用水弹性力学方法进行计算零航速工况时的局部振动。分析 可以采用文献［８］所介绍的软件。本文预报了航行工况的振动响应，包括下潜体与工作甲板的结构振 动响应。结果与实船测试结果进行了比较，结果表明该预报方法合理、可行。同时，利用声介质中的 三维船舶水弹性分析方法，对该船的水下噪声进行了分析，其中６ ｋｎｓ航速的分析结果与测试值进 行了对比，结果比较吻合。说明该方法可适用于水面船的噪声预报，具有较强的工程性。同时，对零 航速时的近场噪声与辐射噪声也进行了预报，以考察其在进行相关试验时的声学噪声环境。 ２三维水弹性力学理论 假定船舶在波浪中作微幅运动和变形，根据模态叠加的原理，船体结构相对其平衡位置的运动 和变形可以表达为： ＝∑Ｈ－ｑ），ｐ，：∑（ ， ， ，）ｐ ｒ＝ｌ ｒ＝ｌ （１） 其中：ｐ，（ｒ＝ｌ，２，…，１７１，）表示相对于第ｒ阶船体干模态位移Ｕ，的主坐标分量。 （１）式中的主坐标ｐ 满足广义线性水弹性力学运动方程： ［口 ］｛ｂ｝＋Ｉｂ＋８］ ）＋［ｃ＋ｃ］ ｝＝｛Ｆ｝＋｛ ）＋｛△）＋｛Ｇ） （２） 式中： ）＝｛Ｐ （ｔ），Ｐ （ｔ），…，Ｐ （ｔ））为广义主坐标列阵，［ａ］、［ｂ］和［Ｃ］分别为结构广义质量矩阵、广 义阻尼矩阵和广义刚度矩阵；［Ａ］、［ ］和［Ｃ］分别为广义流体附加质量矩阵、广义流体附加阻尼矩 阵和广义流体恢复力矩阵；ｆＦ｝、｛ ｝、｛△｝和ｆＧ）为广义波浪激励力、广义静态力、广义集中力和广义 体积力列阵。 其中，广义集中激励力｛△）可以表示为： ｆ△）＝｛Ａ。，Ａ：，…，ｈ ｝ 当外部激励力为简谐力时，有 △，（３） （ ）：Ｚｆ／（ｔ）Ｔ～， ｅ 一 （４） ３ ＳＷＡＴＨ船及主要激励源 ３．１船体主要参数 该ＳＷＡＴＨ船的图片见图１，其主要技术参数见表１。 ３．２船上主要激励频率 该船采用综合电力推进系统，螺旋桨及主机柴油机、推进电机的激励频率为： ａ．螺旋桨轴频率：２５０ ｒ／ｍｉｎ（全速）、１６３ ｒ／ｍ（巡航速度） 激励频率：２５０／６０＝４．１６７ Ｈｚ；１ ６３０／３０＝２．７１７ Ｈｚ 第４期 ４．２水动力特性 叶永林等：基于水弹性力学的ＳＷＡＴＨ船结构…４３３ 图４、图５分别是该试验船在水中的附加质量和阻尼。由图４可见，在波浪中的船体有一定的附加 质量，对船体结构的响应会产生影响，尤其是第ｌ２阶振型模态，其附加质量比较大，达到船体质量的 ｌ０之 １０一－量级，因此总体振动计算时，考虑附连水的影响是必要的。同时，可以看到，仅在低频段（１ Ｈｚ 以内）波浪频率对船体的附加质量影响较大，频率较大（大于１ Ｈｚ）时，附加质量趋于稳定。由图５可 知，阻尼仅在１ Ｈｚ以内有一些波动，频率较大（大于１ Ｈｚ）时，将逐步趋于零。 ｌＯ’’ １ ０・ｔ １０ １０・＿ ０１ ０‘ 菌，０ １Ｏ ７ １０’８ １ Ｏ １０．，口 ，（Ｉｋ） ，（ 图４附加质量 Ｆｉｇ．４ Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ ｍａｓｓ 图５阻尼 Ｆｉｇ．５ Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ ｄａｍｐ ４．３湿谐振频率 船体响应的主坐标频率，即湿谐振频率见图６。 １０ １ Ｅ ０６ １Ｅ．Ｏ６ １ Ｏ。７ ＢＥ．Ｏ７ 亡 ６Ｅ．０ ７ １ ０ 龟 ｔＯ一９ ４Ｅ．Ｏ７ ２Ｅ．０ ７ ｌ０’１－ ０ … ，（Ｈ 图６主坐标响应 Ｆｉｇ．６ Ｐｒｉｎｃｉｐａｌ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ 根据机械设备激励频率与上述湿船体固有频率，可以发现，设备激励与船体固有频率之问有一定 的间距，不会激起船体结构总体振动。 ５船体结构强迫振动分析 船舶航行时，主要受到波浪激励、机械激励及螺旋桨的激励。ＳＷＡＴＨ船耐波性好，首阶湿谐振频 率较大，且船体尾部不受桨的表面力作用。本文仅考查二甲板作业区的振动情况，此处主要考虑受柴 油发电机的激励下的垂向结构振动。 ５．１局部振动分析区域 结构的局部振动分析区域为艉二甲板的工作区与试验室，布置图见图７。 根据前述位置提取局部模态，在低频率部分，多数与总体模态相同，在６０ Ｈｚ以后，节点垂向位移 较大，提取出来的模态数量相对较多一些，可能与结构模型的精细度有关。 第４期 输入机械阻抗。 叶永林等：基于水弹性力学的ＳＷＡＴＨ船结构… ４３５ 主发、辅发的等效激励力为： Ⅳ２（厂）． 测／Ｖ 同样，在主机、辅机基座上分别施加垂向单位正弦激励力，并求解（２）式中的广义水弹性力学运动 方程，可分别得到基座在单位垂向力作用下的垂向位移加 、 。 ５－３航行工况下的局部振动 当船舶航行时，求解非稳态流场速度势的移动脉动源Ｇｒｅｅｎ函数表示形式为［６１： Ｇ（ ；￡ ） 赢＋ 三坤书２ 畚Ｊ… （ ，ｚ，ｋ）ｋ－ｓｇｎ（ｃ０ｓ ， 式中： ０（ ，Ｙ，ｚ，ｋ）＝ｅｘｐ【ｋＺ＋ｊｋ（ＸｃｏｓＯ＋ＹｓｉｎＯ）］ ｓｇｎ（ｃｏｓＯ）： 一］、／１＋ｄ４Ｏ （５） １， 一号≤Ｒｅ（ ）≤号 １，一１Ｔ≤Ｒｅ（ ）≤一号 ） Ｘ＝Ｋ（ ），Ｙ＝Ｋ（ｙ一叩），Ｚ＝Ｋ（ Ｋ＝ｇ／Ｕ，ｒ＝Ｕｏ＠ ￣ｐ＝ａｒｅｔａｎ（Ｙ／Ｘ） ａ＝ａｒｅｃｏｓ（１／４￣＂） ￣＝ｓｉｎｈ Ｉ／ ＋ｙ ） ｛外 （ 佩）］ 航行时船体二甲板所受激励力，可根据该节点的实测加速度与设备基座加速度的对比来分析，如 图９（ｂ）。由该图可见，二甲板的局部振动频率响应特征，主要受到发电机组的激励影响。因此，对二甲 板上的局部振动问题进行分析时，采用发电机组作为激励源是合理的。 为计算船体任意节点在机械激励下的振动响应，可先计算单位激励下的节点位移、加速度，然后 倍乘上述等效激励力。采用在关心节点上施加如（４）式所述的单位正弦激励力，求解（２）式，可得到节 ＇０Ｏ 峰值频率（Ｈｚ） ２３．９ ３７．５ ５０ 误差（ｄＢ） —１２．６ １２．９ 一 。０ ８１） ｌ３．６ ９．２ １４．２ 皂７ｏ 々 ６２．５ ７５ ８７．４ ６０ ５０ ７．８ －９９．９ ９．５ ●Ｏ ，Ｉ （ａ）各峰值频率下的峰值加速度 ａ）Ｐｅａｋ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ （ｂ）节点振动加速度 （ｂ）Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｃｕｓ ｎｏｄｅ 图ｌ０航行（１２ ｋｎｓ）时二甲板艉部节点振动计算与实测对比 Ｆｉｇ．１０ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎｄ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｎｏｄｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ａｔ ｍａｉｎ ｄｅｓｋ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ａｔ １２ ｋｎｓ ４３６ 船舶力学 第１７卷第４期 峰值频率（Ｈｚ） ２３．９ ３７．５ ４９．８ 误差（ｄＢ） —１５Ｉ２ －６．６ ２１．２ ０．８ １８．１ ６２－２ ７４．４ ８１．８ ８７．１ －５－３ ６．０ （ａ）各峰值频率下的峰值加速度 （ｂ）节点振动加速度 （ａ）Ｐｅａｋ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ （ｂ）Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｃｕｓ ｎｏｄｅ 图１１航行（１２ ｋｎｓ）时潜体外侧节点振动计算与实测对比 Ｆｉｇ．１ １ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎｄ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｎｏｄｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｂ—ｈｕｌｌ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ａｔ １２ ｋｎｓ 点在机械激励力下的强迫振动的主坐标响应等，再根据实船在试验工况下所测试出的发电机基座加 速度（见图９），按上节所述方法所计算得出的激励力作为发电机的激励力，可求得局部振动结果，见图 １０。 同时，本文对下潜体结构振动作了分析。图１ｌ为该船航行时下潜体振动预报结果。分析该节点振 动时，考虑到推进电机工作时会对结构产生激励，采用了柴油发电机组与推进电机作为激励源，以其 航行时的实测加速度换算为激励力。 总的来说，在航行中二甲板与潜体结构的局部振动加速度计算结果与试验结果吻合，响应频率均 能一一对应，振动响应加速度幅值误差也较小。振动加速度满足中国船级社的相关要求…】。 ６结构噪声分析 ６．１声介质中水弹性力学频域分析方法 假定浮体周围为可压理想声介质。辐射速度势满足带航速的自由液面声学边界条件为： ２ （ 一 吾）咖＝０ 为： （６） 其中： 为作用在浮体上外载荷的激励角频率。引入与该自由液面条件相适应的频域脉动Ｇｒｅｅｎ函数 Ｇ（Ｐ，Ｑ； ＝击ｅ ｈ１一 １ ｅ 其中：ｋ＝ｔｏ／ｃ。为流体中声波波数。 （７） 辐射势可用平均湿表面 及水线Ｃ上的源汇分布边界积分方程表示： （ 』ｓｏ－（Ｑ）Ｇ（ 一 ）ｄｓＱ＋吉 ｆ 。（Ｑ） （Ｑ）Ｇ（弛一 ）ｄｚ 声介质中广义水弹性力学运动方程可表示为如下形式： （８） （９） ａ ］｛ｑ｝＋Ｉｂ＋８ ｝＋【ｃ＋ｃ］｛ｑ｝＝｛ ｝ 流场中的辐射声压可表示为： ｐ（ ）＝ 。［暑＋ ・ ］ 如果浮体是扁的或狭的或细长的结构，略去浮体对均匀稳态流场的扰动，此时有： ０ｏ） 第４期 叶永林等：基于水弹性力学的ＳＷＡＴＨ船结构… ４３７ ＝一Ｕｉ （１１） 可得： ＾ ＝ （ｔｔｒｎ１＋ ｎ２＋ ，ｎ３）＋ ［ｎ３６Ｉｒ２一ｎ２ ３ Ｊ （１２） ， 本文分析零航速及６ ｋｎｓ航速航行时机械激励引起的结构噪声，包括近场噪声与辐射噪声。航速 大于１０ ｋｎｓ时，流体噪声的影响较大，本文不作分析。 ６．２航行时的近场噪声与辐射噪声分析 利用前述三维船体有限元模型，并对设备基座有限元模型进行了细化，计算了基座的机械阻抗。 ＳＷＡＴＨ船航行时，产生结构噪声的机械设备主要为发电机和推进电机。因此，本文考虑了主发电 机、辅助发电机及推进电机的影响，激励力计算如５．２节所示。利用对应的基座振动加速度测试结果和 上述基座的机械阻抗计算结果，可以计算出相应的设备激励力。 利用６．１节所述的水弹性分析方法，可以计算单位激励力作用下的流场中的辐射声压，考虑上述 激励力，从而可以得到该船行时的辐射噪声和近场噪声。 在６ ｋｎｓ航速的工况下，对水深７．５ ｍ，横向水平距离６５ ｉｎ的水下位置进行了辐射噪声的预报。 图ｌ２为三种激励辐射声总能量三分之一倍频程谱级与测试值比较曲线。 图１３为近场噪声计算结果。计算场点为水深５．２９ ｍ，重心后１１ ｎｌ处的纵舯面处。 ▲ ｌ’ Ｉ一一一一一Ｔｅ 【】土‘ Ｉ ｌ ０ ａ１ｅｌ ａｔ４ｎｎ ｒ ｌＪ１ｔ‘ ｌ 肇 ． ～击 、ｉ ，， ， 厂 ＼ ｉ聿 Ｖ１， ＶｌＩ 、－ ‘、＼ ¨｝ ｊ、 ， ｛ ， ， ｌ ， 蹲！ｒ Ｉ Ｉ｝ ， ， ＼ ＼ ／－ ｝ ， ， ＼ ，＿／ ， ｆ， ， ＼ ／ ｌ ＼ ～《 ，ｔ， ， ７ ７ Ｔ Ｉ、 、、 Ａ 、 ｊ１ ｉ 、 ／ — 一１ １ ≠一 Ｘ ，… ，Ｊ ｌ ，、 ＿，ｌ、 ～一一ｒｆ ｔ＿｛ ¨ ＼ ＇￡ 一— 凸Ｉ ｌ ｌｆ ｊ ，（Ｈｚ】 ／（Ｈｚ） 图１４辐射噪声１／３ＯＣＴ谱级 图１５近场噪声Ｉ／３ＯＣＴ谱级 Ｆｉｇ．１ ４ Ｉ／３ＯＣＴ ｏｆ ｔｈｅ ｎｏｉｓｅ ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｆｉｇ．１５ １／３ＯＣＴ ｏｆ ｎｏｉｓｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｒｅａｌ＂ｆｉｅｌｄ ４３８ 船舶力学 第１７卷第４期 由图１５可知，静止时该船的近场噪声水平较小。由于零航速时，机械激励力较小，因此近场噪声 与辐射噪声较小是合理的。 ７结 论 通过采用三维水弹性方法，利用三维有限元模型和模态叠加原理，将波浪与机械设备的激励力有 效地结合，形成了航行中船体结构的强迫振动分析方法。该方法能有效地预报船舶在航行时的船体总 振动谐振频率，为控制船舶设备引起结构谐振提供参考。同时，可以预报在发电机等机械设备引起的 强迫振动下的船体局部振动情况，为船舶舱室及工作区的振动水平控制提供有力的参考。同样，利用 三维水弹性方法，可有效地预报船体结构噪声。但该方法对有限元模型建模以及模态的选取等提出了 比较严格的要求。 参考文献： ［１】朱石坚，何琳．船舶机械振动控制［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２００６． ［２］Ｗｕ Ｙ Ｓ．Ｈｙｄｒｏｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ ｏｆ ｌｆｏａｔｉｎｇ ｂｏｄｉｅｓ［Ｄ］．Ｐｈ．Ｄ．Ｔｈｅｓｉｓ，Ｌｏｎｄｏｎ，Ｂｒｕｎｅｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，１９８４． ［３］杜双兴．完善的三维航行船体线性水弹性力学频域分析方法【Ｄ】．无锡：中国船舶科学研究中心，１９９６． ［４］崔维成，杨建民，吴有生，刘应中．水弹性理论及其在超大型浮式结构物上的应用【Ｍ】．上海：上海交通大学出版社， ２００７． 【５］Ｙｅ Ｙｏｎｇｌｉｎ，Ｗｕ Ｙｏｕｓｈｅｎｇ，ｅｔ ａ１．Ｈｙｄｒｏｅｌａｓｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ＳＷＡＴＨ ｓｈｉｐ ｗａｖｅ ｌｏａｄｓ￣］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｈｉｐ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ．２０１０。 １４（１２）：１３４０－１３４８． 【６】Ｚｏｕ Ｍｉｎｇｓｏｎｇ，Ｗｕ Ｙｏｕｓｈｅｎｇ，Ｙｅ Ｙｏｎｇｌｉｎ．Ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｈｙｄｒｏｅｌａｓｃｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｓｈｉｐ ｓｔｍｃ— ｔｕｒｅｓ［Ｃ］ｇ ９ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ，Ｏｃｔｏｂｅｒ ｌ１—１５，２０１０．Ｓｈａｎｇｈａｉ，Ｃｈｉｎａ，２０１０：８４４—８５１． 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