水下航行器作为海洋资源勘探,水下信息获取以及远洋军事作战的重要结构物,在国防领域扮演着重要的角色,为完成其使命任务,其水下声学隐身性能有着较高要求。近年来随着声呐探测技术的发展,这种要求日益提升,为此有必要提高水下航行器辐射噪声的实时监测和评估能力。此外,复合材料在水下航行器中的应用日益增多,其振动噪声的分析与优化问题也十分重要。为解决声辐射的实时监测与预报问题,本文以平板和锥壳-柱壳-球壳组合结构为研究对象,基于有限元耦合无限元方法和Kirchhoff近似方法,探究了一种适用于水下结构的全频段声辐射快速预报方法;文中利用有限元软件Abaqus的二次开发接口,运用Python语言编写程序,讨论了研究对象表面振动传感器的布放问题,在软件中模拟分析了振动采样点的布放间距对声辐射预报精度的影响,并总结出了一套振动测点的选取思路,其中还讨论了加强筋结构对振动传感器选取的影响,此外还研究了该声辐射快速预报方法及振动传感器的选取思路在复合材料结构中的适用性问题,最后,考虑到工程应用中可能出现的振动测点的缺失问题,通过多种方案的对比研究,讨论了振动传感器的缺失数量和位置对声辐射预报精度的影响规律。此外,为优化复合材料的辐射噪声,改善其低频声学性能,本文以平板和圆柱壳为研究对象,运用有限元软件Abaqus和数值优化软件Isight,以铺层角为设计变量,给出了一种针对于复合材料层合板铺层角度的逐层优化方法,之后还探讨了增加阻尼层的厚度和位置对复合材料辐射声功率的影响。结果表明,本文的优化策略准确有效,优化后结构的低频声辐射谱峰向高频偏移,同时谱峰数量明显减少,此外还讨论了增加阻尼层对低频声辐射的影响。本文的研究工作对水下航行器结构的辐射噪声实时监控预报及工程中的振动传感器布放有一定的借鉴作用,同时文中提出的逐层优化方法和减振降噪策略对复合材料结构的低频声学性能提升有一定的参考价值。