书 书 书犐犆犛 ４７ ． ０２０ ． ９９ 犝 １７ 中华人民共和国国家标准 犌犅 ／ 犜 ３９４７９ — ２０２０ 海洋平台辐射噪声预报方法 犘狉犲犱犻犮狋犻狅狀犿犲狋犺狅犱犳狅狉狉犪犱犻犪狋犲犱狀狅犻狊犲狅犳狅犳犳狊犺狅狉犲狆犾犪狋犳狅狉犿 ２０２０  １２  １４ 发布 ２０２１  ０７  ０１ 实施 国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会 发布书 书 书前 　　 言 　　 本标准按照 ＧＢ ／ Ｔ１．１ — ２００９ 给出的规则起草 。 本标准由全国海洋船标准化技术委员会 （ ＳＡＣ ／ ＴＣ１２ ） 提出并归口 。 本标准起草单位 ： 中国船舶工业综合技术经济研究院 、 中国船舶工业集团公司第七八研究所 、 哈尔滨工程大学 、 中国船舶科学研究中心 、 中国人民解放军海军研究院 、 上海船舶研究设计院 、 江苏科技大学 。 本标准主要起草人 ： 孙耀刚 、 欧阳涛 、 夏侯命胜 、 庞福振 、 羊卫 、 胡健 、 李海超 、 李泽成 、 孙雪荣 、 缪旭弘 、 闫秋莲 、 刘金实 。 Ⅰ 犌犅 ／ 犜 ３９４７９ — ２０２０ 海洋平台辐射噪声预报方法 １ 　 范围 本标准规定了海洋平台辐射噪声分类 、 基本计算方法 、 预报流程和声学模型 。 本标准适用于海洋平台辐射噪声的预报 。 ２ 　 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。 凡是注日期的引用文件 ， 仅注日期的版本适用于本文件 。 凡是不注日期的引用文件 ， 其最新版本 （ 包括所有的修改单 ） 适用于本文件 。 ＧＢ ／ Ｔ３９４７ — １９９６ 　 声学名词术语 ＧＢ ／ Ｔ４５９５ — ２０２０ 　 船上噪声测量 ３ 　 术语和定义 ＧＢ ／ Ｔ３９４７ — １９９６ 、 ＧＢ ／ Ｔ４５９５ — ２０２０ 界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。 ３ ． １ 海洋平台 　 狅犳犳狊犺狅狉犲狆犾犪狋犳狅狉犿 用于海上油气资源勘探与开发的移动式平台 、 固定式平台 、 顺应式结构的总称 。 　　 注 １ ： 改写 ＧＢ ／ Ｔ１４０９０ — ２００８ ， 定义 ２．２．１ 。 　　 注 ２ ： 海洋平台由上部结构 、 设施与设备 、 支承结构等组成 。 ３ ． ２ 海洋平台空气辐射噪声 　 犪犻狉狉犪犱犻犪狋犲犱狀狅犻狊犲狅犳狅犳犳狊犺狅狉犲狆犾犪狋犳狅狉犿 海洋平台水面以上居住处所 、 工作处所和机器处所等的舱室内外 （ 含水线下的舱室内 ）， 因激励源作用而经空气 、 结构等途径传播的噪声 。 　　 注 ： 一般包括动力系统 、 通风空调系统 、 推进 ／ 动力定位系统 、 钻井系统及油气生产系统等的设备通过空气及平台结 构向外辐射的舱室噪声 ， 露天设备的空气辐射噪声 ， 风 、 浪 、 流等环境载荷引起的流激噪声和舱室外围壁结构动 力响应的二次外辐射噪声 。 ３ ． ３ 海洋平台水下辐射噪声 　 狌狀犱犲狉狑犪狋犲狉狉犪犱犻犪狋犲犱狀狅犻狊犲狅犳狅犳犳狊犺狅狉犲狆犾犪狋犳狅狉犿 海洋平台因激励源作用而在平台周围水介质中传播的噪声 。 　　 注 ： 主要包括机械噪声 、 水动力噪声和推进器噪声等 。 ３ ． ４ 激励源 　 犲狓犮犻狋犪狋犻狅狀狊狅狌狉犮犲 能够引起振动或产生噪声的海洋平台用设备和环境载荷 。 ４ 　 分类 海洋平台辐射噪声按传播介质分为海洋平台空气辐射噪声和海洋平台水下辐射噪声 。 １ 犌犅 ／ 犜 ３９４７９ — ２０２０ ５ 　 基本计算方法 ５ ． １ 　 总则 海洋平台辐射噪声基本计算方法主要包括经验公式方法和数值计算方法 。 经验公式方法适用于概 念设计阶段和方案设计阶段或与母型平台相近的海洋平台辐射噪声预报 ， 数值计算方法适用于具备相 关计算输入条件下的基本设计和详细设计阶段的海洋平台辐射噪声预报 。 ５ ． ２ 　 经验公式方法 经验公式方法基于试验数据结果或理论公式 ， 结合工程实际 ， 拟合出预报结果估算公式 ， 进行海洋 平台辐射噪声预报 。 经验公式方法可参见中国船级社 《 船舶及产品噪声控制与检测指南 》。 ５ ． ３ 　 数值计算方法 ５ ． ３ ． １ 　 概述 数值计算方法主要包括 ： 有限元法 、 统计能量分析法 、 边界元法等 ， 该几种方法可混合使用 。 对于推 进器 ， 一般应建立模型并通过边界元法或大涡模拟方法计算流体扰动 ， 再结合 ＥｆｏｗｃｓＷｉｌｌｉａｍｓＨａｗｋ ｉｎｇｓ 方程求解辐射噪声 。 ５ ． ３ ． ２ 　 有限元法 基于有限元法的海洋平台辐射噪声预报是将平台结构 、 声场离散为若干单元 ， 建立并求解整个平台 的动力学方程矩阵 ， 得到节点的振动响应 ， 进而得到计算点声压值 。 有限元法需要结构的详细属性信 息 ， 一般适用于详细设计阶段中低频段噪声预报 。 采用有限元法预报海洋平台水下辐射噪声时 ， 应保证 分析频段内一个波长至少包含 ５ 个网格 。 ５ ． ３ ． ３ 　 统计能量分析法 统计能量分析法是将海洋平台划分为若干子系统 ， 子系统通过边界进行能量交换 。 建立并求解各 子系统的能量平衡方程可得到海洋平台辐射噪声 。 统计能量分析法一般适用于详细设计阶段中高频段 噪声预报 。 ５ ． ３ ． ４ 　 边界元法 边界元法的基本思想是将问题的控制方程转换成边界上的积分方程 ， 引入位于边界上的有限个单 元将积分方程离散求解 。 边界元法一般适用于详细设计阶段中低频段噪声预报 。 预报海洋平台水下辐 射噪声时 ， 边界元法通常与有限元法混合使用 。 ５ ． ３ ． ５ 　 大涡模拟结合 犈犳狅狑犮狊犠犻犾犾犻犪犿狊犎犪狑犽犻狀犵狊 方程法 大涡模拟结合 ＥｆｏｗｃｓＷｉｌｌｉａｍｓＨａｗｋｉｎｇｓ 方程法是在考虑运动耦合边界基础上 ， 对紊流脉动 （ 或 紊流涡 ） 的一种空间平均 ， 也就是通过某种滤波函数将大尺度的涡和小尺度的涡分离开 ， 大尺度的涡直 接模拟 ， 小尺度的涡用模型来封闭 。 该方法主要用来分析推进器直发声和对平台结构的激励力 ， 需要螺 旋桨几何形状和运转工况等信息 ， 一般适用于海洋平台水下辐射噪声预报 。 ２ 犌犅 ／ 犜 ３９４７９ — ２０２０ ６ 　 预报流程 ６ ． １ 　 总则 基于经验公式方法的海洋平台辐射噪声预报流程可参考经认可或指定的规范或指南 。 基于数值计 算方法的海洋平台辐射噪声预报流程见 ６．２ 和 ６．３ 。 ６ ． ２ 　 海洋平台空气辐射噪声预报流程 海洋平台空气辐射噪声预报流程如下 ， 相应流程图见图 １ 。 ａ ） 　 根据海洋平台总布置图及结构设计图 ， 建立振动噪声预报平台结构和流场几何模型 。 ｂ ） 　 根据海洋平台作业功能及布置特点 ， 确定平台在不同工况条件下的激励源 ， 并获取相关振动 、 噪声源谱数据 （ 例如 ： 厂家提供的设备振动速度或加速度谱 、 空调设备噪声功率谱等 ， 也可通过 母型平台实际测量获取相关谱数据 ）。 ｃ ） 　 海洋平台结构模态及自由 、 受迫振动响应分析 ， 为低频段声学有限元计算及舱室外围舱壁结构 空气辐射噪声提供结构模态及响应输入 ， 具体内容包括 ： １ ） 　 建立低频段平台结构有限元模型与质量模型 ； ２ ） 　 考虑附连水作用下的平台结构自由振动分析 ； ３ ） 　 设置阻尼系数 ， 计算舱室外围舱壁结构受迫振动响应 。 ｄ ） 　 按照以下内容 ， 预报海洋平台舱室噪声 ： １ ） 　 建立低频段平台声学有限元或边界元模型 ， 导入低频段结构模态计算结果 ， 设置损耗因 子 、 阻尼材料特性等声学参数 ， 进行激励源加载 （ 见 ７．１．１．３ ）， 计算得到低频段舱室噪声声 压级频响曲线 ； ２ ） 　 建立高频段统计能量分析模型 ， 设置声学相关参数 ， 进行激励源加载 （ 见 ７．１．２．４ ）， 计算得 到高频段舱室噪声声压级频响曲线 ； ３ ） 　 建立中频段平台有限元  统计能量分析混合模型 ， 设置声学相关参数 ， 计算得到中频段舱 室噪声声压级频响曲线 ； ４ ） 　 综合低 、 中 、 高频段舱室噪声声压级频响曲线 ， 合成得到目标舱室噪声等级 。 ｅ ） 　 综合露天设备 、 舱室外围舱壁结构空气辐射噪声及流激噪声 ， 预报平台舱室外辐射噪声 。 ｆ ） 　 确定指定区域噪声等级和传播途径 ， 根据经认可或指定的公约或规范评价噪声水平 。 ３ 犌犅 ／ 犜 ３９４７９ — ２０２０ 图 １ 　 海洋平台空气辐射噪声预报流程 ６ ． ３ 　 海洋平台水下辐射噪声预报流程 海洋平台水下辐射噪声预报流程如下 ， 相应流程图见图 ２ 。 ａ ） 　 确定海洋平台水下辐射噪声激励源 ， 获取相关激励源频谱数据 。 　　 注 １ ： 激励源频谱数据可由平台测试 、 台架试验 、 公式估算或数值预报的方式获取 ， 无法通过实验获取的激励源特 性参数可基于经认可或指定的规范或样本参数进行预估 。 ｂ ） 　 确定海洋平台水下辐射噪声预报其他输入参数 ， 主要包括平台典型结构损耗因子 、 阻尼材料特性 、 航行速度 、 螺旋桨转速等 。 ｃ ） 　 建立海洋平台有限元模型 ， 其中流场区域截断面可施加无限元或无反射边界条件 ， 进行海洋平台总振动分析 ， 检验和修正海洋平台有限元模型 。 ｄ ） 　 在修正有限元模型基础上 ， 建立海洋平台水下辐射噪声预报模型 ， 包括机械噪声预报模型 、 水动力噪声预报模型和推进器噪声预报模型等 。 ｅ ） 　 基于不同数值计算方法分别进行不同频段海洋平台水下辐射噪声预报 ， 具体包括