水下潜艇湿模态分析技术（声学模态模块应用）

1 工程背景

潜艇在水下运行中除了受自身发动机的影响，外壳还会发生振动并激励外场海水介质形成辐射声场。因此，结构自身的振动特性分析是研究其辐射声场强度分布的基础。潜艇水下的振动模态，称为水下潜艇的湿模态。

建模过程中需要建立流固耦合模型，其中流体为理想流体，满足如下基本假设：

1）流体是无粘和可压缩的：

2）声波振幅相对较窄，这样流体密度变化较小；

3）波传播与热力学过程是绝热的。

注：例子来自《ANSYS Workbench设计、仿真与优化 第3版》p61，原书中采用插入命令流方式实现流固耦合，之前写过采用act插件实现，水下潜艇湿模态分析(插入命令流与ACT对比)。在ANSYS高版本中，已经带有声学模态分析模块Modal Acoustics，本文将采用该模块来分析。

2 网格划分

导入潜艇流固耦合模型。对于潜艇实体，采用automatic method划分方法，网格尺寸为0.8m；对于流体域，则采用hex dominant method划分方法，网格尺寸为1.5m。

3 约束加载

在ANSYS Mechanical里面，选择流体域为Acoustics Region；选择结构域为Physics Region；选择潜艇表面为留个耦合面Fluid Solid Interface；在流体域表面施加压力载荷约束。

4 结果对比

使用声学模态分析模块Modal Acoustics的模态结果及振型如下，除去刚体振型，第一阶模态以弯曲振动为主，与文章水下潜艇湿模态分析(插入命令流与ACT对比)一致。

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