基于统计能量法SEA的舱室噪声预报及其分析(SEA及建模)

基于统计能量法的船舶舱室噪声预报方法研究肖蕾;李小灵;陈浩【摘要】自2014年7月1日起，欧盟及国际海事组织（International Maritime Organization，IMO）提出的新噪声标准正式生效，新噪声标准对船舶设计、建造带来了许多限制。

针对新标准，江南造船（集团）有限责任公司对基于统计能量分析（Statistical Energy Analysis，SEA）方法预报噪声的基本理论及预报流程进行研究。

噪声预报基本原理部分，主要介绍子系统间纯功率流平衡方程及系统的动力响应；预报流程部分，以某型在建船舶为研究对象，建立舱室声学模型，收集整理噪声源数据，计算分析各舱室的噪声水平，结合新标准对结果进行评价，确定需要采取防噪措施的舱室，分析噪声超标原因并提出解决方案，以确保船舶满足舱室噪声新标准的要求，提高船舶未来的竞争力。

%The new noise standard put forward by European Union and International Maritime Organization (IMO) officially came into force on July 1st 2014. This new noise standard has brought many restrictions to ship design and ship construction. Jiangnan Shipyard (Group) Co., Ltd. carries out studies on the basic theory and prediction procedures of Statistical Energy Analysis (SEA) method according to the new standard. Both the power flow balance equation among subsystems and the system dynamic responses are introduced for the basic principles of noise prediction, and the cabin noise model of the sample ship is established for the prediction procedure, where the noise source data are collected and sorted, and the noise level of each cabin is calculated. Then the result is evaluated according to the new standard to find out the necessary measures to reduce noise. Thereasons for the noise exceeding the standard are also analyzed to make sure that the cabins meet the new noise standard and thus to raise the competitive ability of the ship in the future.【期刊名称】《船舶与海洋工程》【年(卷),期】2016(032)004【总页数】9页(P46-53,65)【关键词】统计能量法;船舶舱室噪声;噪声预报;噪声控制【作者】肖蕾;李小灵;陈浩【作者单位】江南造船集团有限责任公司，上海 201913;江南造船集团有限责任公司，上海 201913;江南造船集团有限责任公司，上海 201913【正文语种】中文【中图分类】U663.8基于对海上劳工的工作环境及人权的重视，国际海事组织（International Maritime Organization，IMO）对船舶舱室噪声的关注程度日益增加。

郦茜，吴卫国武汉理工大学交通学院，湖北武汉（430063)E-mail ：sisilq@摘要：高速船由于其高的航速而要求安装大功率高转速的推进主机，从而带来严重的振动噪声问题，因此，在船舶设计初期预估出舱室噪声水平从而及时采取预防措施显得至关重要。

本文应用基于统计能量法原理的软件AutoSEA对高速船舱室进行了设计初期的噪声预报，并对结果进行分析提出了噪声控制的初步方案，模拟计算出采取控制措施后的舱室噪声值。

关键词：统计能量法 AutoSEA 高速船 噪声预报 噪声控制1. 引言使用传统的模态分析方法研究工程结构系统的动力学问题已有很长的历史了，这种研究动力学问题的方法局限于对能够清楚辨认的有限数量的低阶模态进行分析，分析误差随着频率范围向更高扩展而增大，分析难度随着结构复杂程度而增加，研究工程结构系统振动问题的困难是高阶模态参数的不确定性，因此使用统计模态的概念，把振动能量作为描述振动的基本参数，并根据振动波和模态间存在着的内在联系，建立了分析声、结构振动和其它不同子系统耦合动力学的统计能量分析方法(Statistical Energy Analysis 简记作SEA) [1]。

统计能量分析方法适用于分析含有高频、高模态密度的复杂系统(含声子系统和结构子系统，或只含结构子系统)的耦合动力学问题，例如使用统计能量分析可预示复杂系统的内外声振环境等问题。

高速船是自二十世纪五十年代以来，在船舶航速上出现突破、概念新颖的新一代船型，它的出现将在很大程度上改变传统交通运输的结构局面，给水运业注入新的活力[2]。

但是，高速化的同时却带来了严重的振动与噪声问题。

对于高速客船而言,由于其高的航速而要求安装大功率高转速的推进主机,从而为自身设置了一个巨大的振动和噪声源。

在船舶领域，以往的实践大都是在已经设计完毕的船舶上采用特殊器材以达到减振降噪的目的。

然而，这种解决问题的办法所需费用较大，如果能在船舶设计阶段就预估出噪声水平，这样一旦发现最初的设计在声学上不能令人满意，就能及时采取预防措施，则不仅节省开支，而且可以获得更大、更好的效果。

基于SEA的沿海高速客船声振预报与控制
张娟;谢建勋
【期刊名称】《造船技术》
【年(卷),期】2017(000)003
【摘要】利用声仿真软件VA ONE中的统计能量分析(Statistical Energy Analysis,SEA)模块对某沿海高速客船进行全船声振预报及隔振降嗓分析.通过声仿真软件建立全船声仿真模型,对主机激励和螺旋桨激励下的船舶做初期声振预报,各主要舱室噪声均不符合规范要求.分析不符要求的舱室噪声产生原因,并且利用软件中的噪声控制模块对相应舱室布置隔声材料,隔声效果明显.软件分析结果可作为研究统计能量分析工程人员的参考.
【总页数】5页(P88-92)
【作者】张娟;谢建勋
【作者单位】广东海洋大学工程学院,广东湛江524088;广东海洋大学工程学院,广东湛江524088
【正文语种】中文
【中图分类】U661
【相关文献】
1.基于表面振速分组测量的多舱段结构声辐射预报研究 [J], 陈明;赵志高;曹为午
2.基于FE-SEA混合法的飞行器结构声振响应分析与试验验证 [J], 张国军;闫云聚;李鹏博
3.基于AutoSEA的高速船静噪声预报与控制 [J], 郦茜;吴卫国
4.基于船舶声振性能数值模拟预报可靠性的试航实测验证研究 [J], 焦自权;孙勇敢;王侨
5.基于统计能量理论的飞行器壁板高频声振疲劳寿命预报及参数设计 [J], 乔扬;陈海波;许泽银;王磊
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基于统计能量分析方法的海洋平台噪声预报邱波，贺相军，刁素仿（海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451）[摘 要] 基于统计能量分析方法，应用声学软件VA One对海洋平台进行了全频域噪声预报。

根据相关噪声标准规范，对生活楼房间和组块房间的噪声预报结果进行了评价，对预报值接近噪声限值的房间提出了降噪措施。

[关键词] 海洋平台；统计能量分析；VA One；全频域；噪声预报作者简介：邱波（1982—），男，福建人，硕士研究生，高级工程师。

研究方向为海洋石油工程机械设计。

图1 海洋平台主体结构几何模型海洋平台上的各种设备运转时因振动产生高分贝噪声，噪声及振动通过空气和平台结构物传播到生活楼房间和组块房间内，对海上作业人员的身心健康带来不利影响，设备运转产生的振动还会引起各元件的共振和结构应力疲劳[1,2]。

对于生活楼，空调系统的风管遍布于各房间，高速气流在管道内的湍流脉动引起的气流湍流噪声同样不可忽视[3]。

在平台的设计阶段对各房间的噪声声压级进行预测，对噪声可能超标的房间提前采取适当的优化措施[4]，要比设计或建造完成后再进行降噪减振，不仅能够更好地应对噪声影响，还可以明显缩短平台的设计建造周期、节省平台改进所需的费用，从而带来更高的经济效益。

1 统计能量分析方法统计能量分析方法（SEA ）是运用应用统计的概念，以系统振动能量作为动力学分析主要参数，根据振动波与模态之间的内在联系，使声和结构等系统耦合的方法[5]。

S E A 方法的主要参数有模态密度、内损耗因子和耦合损耗因子。

模态密度是指系统在某一频率范围里单位频率内的模态数，是表征子系统在某一频段里模态密集程度的一个量[6]。

内损耗因子也称作阻尼损耗因子，是指子系统在单位频率（每振动一次）内单位时间损耗能量与平均储存能量之比[7]。

耦合损耗因子是功率从一个子系统传到另一个子系统（以单向耦合为例）的一种测量，是两个子系统之间耦合作用大小的一种度量[7]。

海洋平台舱室高频噪声预报与控制陈攀;漆琼芳【摘要】Based on statistical energy analysis (SEA), the model for high frequency noise prediction of offshore platforms is established. Using the VA One software, the high-frequency noise is predicted in the cases of considering and without considering outfitting materials. Comparing the calculated A-level of sound pressure of the cabin noise with the specification value, the cabins which do not satisfy the noise specification are extracted and treated with noise control measures. In addition, according to the energy input situation and energy transfer path of the cabins with excessive noise, the optimum layout of the damping materials can be determined. Based on the material sound absorption characteristic within different frequency band, multilayer sound-absorbing materials are applied to the cabins to reduce sound pressure level. The thickness and mass of the sound-absorbing materials are optimized by using Sequential Quadratic Programming. The results are verified by mutual comparison of the results of simulations.%基于统计能量分析法，建立海洋平台高频噪声预报模型，采用VA One预报舱室有无舾装材料的高频噪声，将计算得到舱室噪声A 声级与规范要求值进行对比，分别得到满足与不满足噪声规范要求的舱室。

统计能量法在船舶舱室噪声预报中的应用随着社会的发展，船舶行业的发展也日益壮大。

同时，船舶噪声对船员的健康和工作造成了严重的影响，因此对于船舶舱室噪声进行预报和控制也变得越来越重要。

在这方面，统计能量法是一种非常有效的预报方法。

首先，了解统计能量法的基本原理。

这种方法将舱室内的声源视为连续的、良好的聚焦源，通过将这些声源视为单独的能源项来计算全局能量。

然后，将总能量与声波传播的物理特性相结合，以预测船舶内舱室的噪声水平。

使用统计能量法进行船舶舱室噪声预报，可以提供多个方面的信息，这些信息可以协助设计师和工程师完成以下任务：1.评估船舶舱室设计：统计能量法可以使设计师了解舱室内噪声源的位置和类型，从而确定噪声控制措施。

此外，该方法还可以评估设计参数（如船舶形状、材料和结构等）的影响。

2.噪声控制：船舶舱室噪声的控制通常涉及到船舶的结构和材料改变，以便优化声音的传播路径和减少噪声水平。

通过使用统计能量法，可以帮助确定需要进行的材料和构造改变，并确定改变所需的时间和成本。

3.安装噪声控制设备：统计能量法可以帮助设计师确定需要安装的噪声控制设备的类型和位置，例如舱内隔音墙、声屏障、吸音材料等。

总之，统计能量法在船舶舱室噪声预报中的应用有很多，它可以提供相应的信息以帮助设计师制定声学控制策略。

该方法的优点是准确可靠，能够自动计算噪声场分布，从而为船员提供更安全的工作和生活条件。

需要更具体的背景信息和数据，才能进行相关数据的列出和分析，如果有具体数据，我再根据数据进行分析。

以某船舶为例，使用统计能量方法进行其舱室噪声预报，并根据实际测量数据对预报结果进行验证。

该船舶总长130米，宽度17米，排水量为4166吨，主机功率3000马力，最大航速13节。

按照统计能量方法，只考虑发动机室内的声源，其他舱室内噪声对总噪声水平的贡献不大，因此可以忽略。

进行预报前，需要确定发动机室内的主要噪声源，以及各噪声源的声级和共振频率。