随着当今舰船领域的快速发展,水下吸声复合材料的应用越来越重要。舰船的声隐身技术对其生存能力具有重要作用,如果采用吸声复合材料作为舰船的设计材料,可以有效提高其航行安全。多功能复合材料具有可设计性强的特点,开发和研制水下吸声复合材料对于舰船领域的应用有着广阔的前景。因此,对水下吸声复合材料的研究具有重要意义。本文的主要目的就是研究水下吸声复合材料在低频率下的吸声特性,用有限元计算方法,实现对材料的优化设计,提高其吸声性能。本文基于计算声学方法,对几种典型材料结构的低频吸声性能进行了模拟计算分析。材料结构主要包括:多孔复合材料、三明治夹芯复合材料结构。通过对水声材料的驻波管吸声性能试验进行数值模拟,计算了不同材料在驻波管内环境为水介质时的吸声系数,显示了不同频率下材料的吸声系数-频率曲线及驻波管内的声压云图分布情况,分析了不同复合材料在各频率下的水下吸声特性,实现了水下复合材料及结构的声学优化设计,具体研究内容如下:基于Allard—Johnson模型构建了多孔材料的声学计算模型,通过模拟驻波管吸声性能试验,研究了两种典型多孔吸声材料Si C及聚氨酯的吸声特性,并与相关文献进行了对比验证分析;以此为基础进一步计算了厚度为100mm的聚氨酯水下吸声特性,研究了孔隙率、流阻率、迂曲度等参数对材料吸声性能的影响,分析了不同频率下多孔材料的管内声压云图分布情况,揭示了多孔材料水下低频(0-1700Hz)吸声系数的变化规律及影响因素。根据上述理论及计算方法,本文构建了由多孔材料及纤维增强复合材料组成的夹芯结构声学计算模型,研究了三种不同表层夹芯结构的水下声学特性,分析了夹芯结构水下吸声性能的影响因素。最后,通过调整夹芯结构的复合材料参数,模拟计算了不同夹芯结构在垂直入射声波下的吸声系数。研究了表层材料、吸声芯材及夹芯结构形式对吸声特性的影响,给出了提高夹芯复合材料结构吸声系数的参数优化方案。