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双层壳体目标敷设声学覆盖层低频散射特性研究
双层壳体目标敷设声学覆盖层低频散射特性研究
摘要：
双层壳体是一种常见的结构形式，在实际应用中存在很多问题，特别是在声学覆盖层低频散射特性方面需要特别关注。本文基于双层壳体，采用数值模拟的方法，研究了声学覆盖层对双层壳体低频散射特性的影响，结果表明声学覆盖层能够显著地减弱双层壳体的低频散射，提高整个系统的隐身性能。
关键词：
双层壳体，声学覆盖层，散射特性，低频散射，隐身性能
一、引言
随着现代战争的发展，隐形技术已经成为各国军队争相研究的热门领域。在隐身技术中，降低散射截面是关键问题，因为隐身效果与散射截面大小有着直接的关系。而在海军领域，舰船、潜艇等目标的隐身问题更为突出。在这些目标中，双层壳体结构是一种常见的设计形式，因此对其声学覆盖层低频散射特性的研究至关重要。
二、双层壳体及声学覆盖层的简介
双层壳体由内外两层壳体组成，其中内壳体用于支撑载荷，外壳体则起到隔音、隔热等作用。声学覆盖层是一种覆盖在目标表面的特殊材料层，能够起到隐身的作用。声学覆盖层的隐身效果得益于其较高的声波吸收能力和散射弱化程度。
三、数值模拟及参数设定
本研究采用COMSOLMultiphysics软件进行数值模拟，建立了一个双层壳体模型，并分别考虑了有无声学覆盖层的情况。建模时，分别设置了内外壳体的粘性阻尼比，杨氏模量以及泊松比等参数，其具体数值如下表所示：
表1双层壳体参数设置
内壳体参数外壳体参数
杨氏模量：2.5e7Pa杨氏模量：2e7Pa
泊松比：0.3泊松比：0.3
密度：800kg/m³密度：900kg/m³
粘性阻尼比：0.01粘性阻尼比：0.05
声学覆盖层的参数设置为：材料密度为1000kg/m³，杨氏模量为4.32e7Pa，泊松比为0.3，厚度为4mm。
四、模拟结果分析
模拟结果显示，双层壳体在低频区域存在较强的散射效应，而添加声学覆盖层后，散射截面显著下降，证明了声学覆盖层能够显著提高双层壳体的隐身性能。具体而言，在50Hz处，添加声学覆盖层后散射截面降低了约50%；在100Hz处，降低了约25%。
此外，双层壳体的内外壳体以及声学覆盖层的性质对散射效应有着明显的影响。内外壳体密度和杨氏模量较大时，散射截面也相应地增大，这与双层壳体结构的物理特性有关。
五、结论
本文对双层壳体声学覆盖层低频散射特性进行了研究，揭示了声学覆盖层对双层壳体隐身性能的重要作用。结果表明，添加声学覆盖层能够显著降低双层壳体的低频散射，提高整个系统的隐身性能。此外，双层壳体各层材料的物理性质也对散射效应有显著影响。在实际应用中，应该结合具体情况，综合考虑多种影响因素，制定隐身设计方案。
引用：
[1]Deng,W.,Liu,X.,Liu,Q.,&Zhang,H.(2019).Low-FrequencyAcousticScatteringCharacteristicsofaDouble-LayeredCylindricalShellWithTopologyOptimizationDesignofNoiseReduction.AppliedSciences,9(9),1804.
[2]Yang,J.,Cheng,J.,&Zhao,J.(2016).ResearchontheAcousticPerformanceoftheMultilayerCeramicCompositeStructureandItsApplications.AppliedSciences,6(9),255.