418 / 2022-10-10 19:24:35

污损表面对水下吸声涂层性能影响规律的仿真研究

污损，表面形貌，水下吸声，仿真

       水下吸声涂层覆盖在舰船表面，是消除多余声波、控制声波传播的重要途径, 在声呐隐身、水下噪声控制等军民两用技术中有着重要应用。然而，暴露在海洋中的表面都会受到海洋污损生物的附着，生长积累形成生物垢，造成严重危害。水下吸声涂层受到污损生物覆盖后，不但表面形貌发生改变，表面的声学性能也会发生改变，这些都会显著改变涂层的吸声效果。目前尚无关于污损表面对水下吸声涂层材料性能影响的系统性研究。本研究将污损阶段分为三个阶段，第一阶段为生物膜附着；第二阶段为小型污损生物附着；第三阶段为大型污损附着。随后对三阶段的污损表面进行分析，选出三种典型污损表面形态，建立三种形态的三维表面形貌和声学特性。再通过声学仿真软件COMSOL，建立不同的污损程度表面，将表面形貌和声学性能的改变导入仿真模型，研究其对水下吸声涂层性能的影响，主要结果如下：

      （1）第一和第二阶段污损表面厚度小于1mm，且表面形貌比较光滑，可以看成和水的参数比较类似的声透材料，对水下吸声涂层的声学性能改变较小。

      （2）第三阶段大型污损生物包括藤壶、贻贝、苔藓虫、大型藻类等，厚度和表面形貌又可以分为对应的四类，分别研究不同大型污损生物对水下吸声涂层的影响，发现藤壶和贻贝会显著改变水下吸声涂层的表面形貌和吸声特性。

      （3）水下吸声涂层必须要进行防污设计，否则在使用两三周之后，进入第三污损阶段，材料的吸声性能会显著下降，而藤壶和贻贝的影响最为显著，因此可以被选为水下吸声涂层的目标防污生物。

        本研究结果可以为水下吸声涂层的防污治理提供思路和指导。