海上军事力量担负着保卫国家领海安全和主权的艰巨任务，作为其中必不可少的成员，潜艇等水下航行器的使命是保驾护航和隐蔽突袭，而其作战过程中最需要的便是隐身性能。随着现代主动声呐技术的发展，水下航行器的隐蔽性要求越来越高，相关水下航行器减振降噪的研究也日益增多。因此，如何高效快速地研究分析水下航行器声散射和振动声辐射特性及其隐身设计非常有意义。目前，研究水下结构声散射和声辐射的方法大多效率较低，而本文基于有限元方法以及有限元商业软件COMSOL，提出一种二维轴对称有限元计算方法，实现使用二维有限元方法计算分析轴对称结构在非轴对称载荷激励下的三维声学问题。全文主要工作如下：
　　针对水下结构声散射，首先建立了轴对称结构在非轴对称载荷激励下的变分方程，并基于此变分方程于有限元仿真软件COMSOL中构建了此类工况声散射问题数值计算模型，并通过刚体和弹性真空带帽圆柱壳算例验证了二维轴对称有限元方法在声散射问题中的准确性。之后，以典型水下航行器圆柱壳结构为例，实现了对附加环筋、外壳和改变声波入射角度等对结构声散射特性影响的分析，得到了相关影响规律。此外，还研究了简化潜艇模型在不同声波入射角度和不同艉锥角度影响下的声散射特性。
　　针对水下结构声辐射，首先建立了水下二维轴对称振动声辐射计算模型，之后通过弹性球壳算例校验和三维有限元模型仿真对比，验证了二维轴对称方法计算非轴对称激励下的结构声辐射问题的准确性。在此基础上开展了加筋圆柱壳、不同厚度圆柱壳和简化潜艇模型的振动声辐射特性分析，分析了加筋、改变厚度和改变艉锥角度对水下结构振声特性的影响。
　　基于上述典型结构的声散射和振动声辐射分析结果，最后开展以圆柱壳和简化潜艇模型为研究对象，敷设不同厚度和不同材料属性的声学覆盖层的声散射和声辐射问题的仿真分析。首先对圆柱壳在不同工况下的振声特性进行分析，找到减振降噪和吸声性能最好的材料参数组合，将该属性覆盖层敷设在简化潜艇模型上，对其振声特性进行分析，结果显示简化潜艇模型的声目标强度大大降低，同时覆盖层达到了减振降噪的目的。相关分析结论为今后水下航行器隐身结构的设计提供了参考。