潜艇螺旋桨辐射噪声连续谱和线谱仿真的程序matlab

潜艇螺旋桨辐射噪声的连续谱和线谱可以使用有限元方法进行仿真，具体步骤如下：

1. 采集潜艇螺旋桨的结构信息，包括几何形状、材料参数、螺旋桨转速等。

2. 利用有限元软件建立潜艇螺旋桨的结构模型，对其进行网格划分，选择合适的单元类型和节点数目。

3. 在有限元模型中加入声学辐射模块，计算螺旋桨在水中运动时产生的辐射噪声。

4. 对计算结果进行后处理，得到螺旋桨的辐射噪声连续谱和线谱。

以下是使用MATLAB进行有限元仿真的参考代码：

% 定义潜艇螺旋桨结构参数
D = 1.5; % 螺旋桨直径
t = 0.1; % 螺旋桨厚度
rho = 7800; % 螺旋桨密度
E = 2.1e11; % 螺旋桨杨氏模量
nu = 0.3; % 螺旋桨泊松比
omega = 100; % 螺旋桨转速
c0 = 1500; % 水中声速
rho0 = 1000; % 水密度

% 定义有限元网格
L = 2 * pi * D; % 螺旋桨周长
n = 100; % 网格数目
dl = L / n; % 网格单元长度
r = D / 2; % 螺旋桨半径
theta = linspace(0, 2*pi, n+1); % 网格角度
x = r * cos(theta); % 网格节点x坐标
y = r * sin(theta); % 网格节点y坐标

% 定义单元类型和节点数目
P1 = [1 2 3]; % 三角形单元节点
P2 = [1 2 5 4; 2 3 6 5; 3 1 4 6]; % 四边形单元节点
T = [P1 repmat((1:n)', 1, 3) + repmat([0 n n*2], n, 1); ...
     P2 repmat((1:n)', 1, 4) + repmat([n*3 n*4 n*5 n*6], n, 1)]; % 所有单元节点
nnode = n*6; % 节点数目

% 定义单元厚度和材料参数
h = t * ones(size(T)); % 每个单元的厚度
E = E * ones(size(T)); % 每个单元的杨氏模量
nu = nu * ones(size(T)); % 每个单元的泊松比

% 定义边界条件
bdy = unique([P1(:); P2(:)]); % 边界节点
fixed_dofs = sort([bdy*3-2; bdy*3-1]); % 固定节点编号
free_dofs = setdiff(1:nnode*3, fixed_dofs); % 自由节点编号

% 定义初始位移和速度
u0 = zeros(nnode*3, 1); % 初始位移
v0 = zeros(nnode*3, 1); % 初始速度

% 计算质量矩阵和刚度矩阵
M = mass_matrix(T, x, y, h, rho); % 质量矩阵
K = stiffness_matrix(T, x, y, h, E, nu); % 刚度矩阵

% 利用Newmark-β方法求解动力学方程
beta = 0.25;
gamma = 0.5;
dt = 2*pi/omega/20; % 时间步长
tmax = 2 * pi / omega; % 最大仿真时间
nt = ceil(tmax / dt) + 1; % 时间步数
t = linspace(0, tmax, nt); % 时间序列
u = zeros(nnode*3, nt); % 位移矩阵
v = zeros(nnode*3, nt); % 速度矩阵
a = zeros(nnode*3, nt); % 加速度矩阵
u(:,1) = u0; % 初始位移
v(:,1) = v0; % 初始速度
for i = 2:nt
    [u(:,i), v(:,i), a(:,i)] = newmark_beta(u(:,i-1), v(:,i-1), a(:,i-1), ...
        M, K, dt, beta, gamma, zeros(nnode*3, 1), omega^2);
end

% 计算位移响应的频谱
fs = 1/dt; % 采样频率
fft_u = fft(u, [], 2); % 时间序列的FFT
f = linspace(0, fs/2, nt/2+1); % 频率序列
Suu = 2 * abs(fft_u(:,1:nt/2+1)).^2 / fs / nt; % 位移功率谱密度
Suu(2:end-1,:) = Suu(2:end-1,:) * 2; % 除去直流分量和折叠频率
Suu_db = 10 * log10(Suu); % 位移功率谱密度的对数值

% 计算声压级频谱
w = 2*pi*f; % 角频率
k = w ./ c0; % 波数
Z = rho0 * c0 ./ (1 + 1j .* k .* D.^2 ./ (4.*pi.^2)); % 声阻抗
Prms = sqrt(sum(Suu, 1) * dl * rho * h(1)); % 均方根位移
P = Prms .* Z; % 声压
Spp = 2 * abs(P).^2 / rho0 / c0; % 声压功率谱密度
Spp_db = 10 * log10(Spp); % 声压功率谱密度的对数值

% 绘制谱图
figure
subplot(211)
plot(f, Suu_db(free_dofs,:))
xlabel('Frequency (Hz)')
ylabel('Power Spectral Density (dB)')
title('Displacement PSD')
subplot(212)
plot(f, Spp_db)
xlabel('Frequency (Hz)')
ylabel('Power Spectral Density (dB)')
title('Sound Pressure PSD')