在海洋中低频声波能够远距离传播。水下潜航器是我国国防的重要组成部分,其辐射噪声的低频线谱对潜航器在海洋中的隐蔽性及生命力具有重要影响。辐射声功率是水下潜航器的重要声学参数,准确测量水下潜航器的低频辐射声功率能够作为评价减振降噪措施有效性的声学指标。在非消声水池中测量声源的辐射声功率相比外场实验具有测量成本低、测量的可重复性好、受环境干扰小等优点。水下潜航器的典型结构是圆柱壳模型,本文对非消声水池中圆柱壳结构的低频声辐射特性及辐射声功率的测量方法进行研究。在非消声水池低于混响下限频率的低频段,声场分布不均匀,与自由场辐射阻抗相比,在非消声水池低频声场模态处,声源的辐射阻抗发生了明显改变,而在低频声场非模态处辐射阻抗实际变化不大,这些声场特性是应用水池低频测量方法的物理依据。本文分析了应用比较法测量圆柱壳声源辐射声功率的适用性。利用有限元软件建立了非消声水池中圆柱壳声源和点声源辐射声场模型,并对非消声水池中是否移动声源位置、是否改变声源姿势对比较法测量结果的影响进行了深入研究。数值仿真和实验研究表明,比较法中基于非消声水池声场到自由场间的修正量仅与水池的声场特性有关,而与声源特性无关,其应用适用性从非消声水池声模态密度较小和声模态密度较大的两个频段分析:在声场模态密度较大的低频段,不移动圆柱壳声源位置仅改变声源姿势测得宽带辐射声功率级误差小于3 d B;在声场模态密度较小的低频段,增加圆柱壳声源在非消声水池中的位置并改变声源姿势可以降低比较法的测量不确定度。在非声场模态频率的低频段,尤其是低于非消声水池声场截止频率的甚低频段,声场中能量主要集中在声源附近,并随着远离声源迅速衰减。在此低频域测量圆柱壳声源辐射声功率时,信噪比较低导致比较法不再适用,为此本文进一步分析了近场声能流法测量圆柱壳声源低频辐射声功率的适用性。近场声能流法是通过测量声源附近区域包络面上的声能流信息,分离流入和流出包络面的声能,反演得到声源的自由场辐射声功率。本文利用数值模型对非消声水池中测量包络面到圆柱壳声源辐射面的距离对近场声能流法测量结果的影响进行了深入研究,并通过非消声水池实验,验证了测量包络面与圆柱壳声源辐射面之间的距离会影响近场声能流法测量结果的准确性。近场声能流法为非消声水池中声源固定位置低频测量提供了一种行之有效的方法手段。