随着海洋权益和海洋资源在国家战略中的地位日益提高，各海军强国不断提高其海、空探测设备的技术水平，舰船的隐蔽性遭受越来越严峻的挑战。舰船的辐射噪声一方面会把自己暴露给敌方；另一方面也会对舰船自身的声呐探测造成干扰限制。由于舰船结构在组成中一般可以看做是由梁、平板、壳等构件组成的三维细长体结构，因此研究舰船结构水下振动噪声特性问题，可以等效成为圆柱壳体的经典声--流--固耦合问题。

简化圆柱壳体结构模型不仅在水下结构中颇为常见，同时也广泛应用于工业结构、航空航天中, 因此对其水下声辐射特性进行研究在理论和实践上都具有重要的意义, 因而引起了众多学者和工程人员的兴趣。Junger 等人对流体加载下弹性结构的振动和声辐射特性进行了较为详细的论证;汤渭霖等人在此基础上对有限长加肋圆柱壳体的声辐射特性进行了研究;Laulagnet 等人研究了加肋圆柱壳体的声辐射特性, 分析了外力的位置以及肋骨对加肋壳体声辐射特性的影响;Stepanishen 研究了结构和流体之间的耦合所产生的自辐射和互辐射阻抗, 讨论了自辐射与互辐射阻抗作为模态形状与频率函数的特性;Wu 等人计算了旋转载荷作用下圆柱壳体的振动声学特性.事实上, 即使是加肋或者加舱壁等复杂的壳体, 基本壳体本身对声辐射特性的影响还是主要的, 因此对影响壳体声辐射特性的因素进行研究, 将会为声学结构设计提供理论依据。

国外学者起初针对圆柱壳模型，采用经典的壳体理论（如 Donnell 方程、Kennard 方程、Flügge 方程、Sander-Koiter 方程）进行研究，其中具有代表性的学者有 Harari，Sandman，Laulagnet等。针对圆柱壳模型的大部分研究都主要集中在简谐力作用下的频域响应。但这些研究多是针对无限长模型或者引入两端刚性障板的假设，将有限长模型视为无限长模型，进而得到给定边界条件下的声压解。

广义上来说，中厚壁结构的研究理论也有助于广泛结构的力学分析计算。但是，历史上我们对板的分析很多是基于经典的薄板理论，由于直法线假定板的刚度被人为地提高了，所以一般我们得到的频率总是高于它的实际值，并且误差随着板厚的增加而迅速增大。

近些年来对圆柱壳乃至加筋圆柱壳在各种环境的振动特性计算方法进行了大量的研究，如采用解析法对圆柱壳在空气中振动特性的分析过程：采用假设位移函数的方式。因圆柱壳在周向具有封闭性，将振动位移在周向表达为余弦或正弦函数是没有问题的；在轴向只有两端简支的边界条件下，位移函数可设为正弦函数,在其它边界条件下只能设为轴向波数的指数函数形式,分析很困难，最终得到的有效结果也较少。而对环肋圆柱壳结构，难以假设振动位移函数，除非进行正交异性处理,将肋骨的影响平摊到圆柱壳上，等效为另一厚度的圆柱壳进行分析，这种方法虽然简便，但其精度未获认可。在考虑流体负载的情况下，更是难以准确假设圆柱壳结构的振动位移函数。

传递矩阵法(或称迁移矩阵法)适于分析链式结构体系的振动特性，其突出优点是无需假设振动位移函数和处理复杂边界条件的优势。通过场传递矩阵和点传递矩阵，建立起点和终点状态的简便关系,在自由振动情况下，利用两端的边界条件得到系统的频率方程，从而求出结构的固有频率和模态；在强迫振动情况下，利用两端的边界条件得到两端状态矢量的未知元素，再利用各个传递矩阵逐步得到各个截面的状态矢量，从而得到系统动力响应特性。梁模型传递矩阵法的分析计算已很成熟,现行的潜艇规范中用该方法估算潜艇的总振动。但对潜艇短粗的局部舱段结构,采用梁模型的传递矩阵法分析其振动特性是比较粗糙的,得到的固有频率精度不高、且不完整，因为梁模型的状态矢量元素只有横向位移、转角、弯矩、剪力四个，但壳模型的传递矩阵法比较复杂，同时研究文献较少。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

1、针对典型圆柱壳舱段结构，采用传递矩阵法对圆柱壳结构的振动特性进行计算。

2、针对圆柱壳结构，采用波叠加法对圆柱壳的声学特性进行计算。

3、基于MATLAB编程，以任意边界条件下的水下加筋圆柱壳为计算模型，开展加筋圆柱壳振动与声学特性研究。在此基础上，讨论了结构参数、边界条件、激励力方向及流体介质对圆柱壳振动和声学特性的影响研究。