基于LES/FW-H耦合模型的水下高速运动体流噪特性分析

发布时间：2021-11-02 22:18

　　空化未出现时,水下运动体的流动噪声以结构噪声、机械噪声、仪器噪声等为主,这些噪声主要以多极子形式辐射,线谱与宽谱共存,且随流速与环境压力而变化。而空化一旦发生,水下运动体流动噪声的噪声谱产生明显变化。为研究水下高速运动体噪声特性,以平头回转体为研究对象,基于流体体积（VOF）多相流、Schnerr&Sauer空化模型,建立了大涡模拟/Ffowcs Williams-Hawkings（LES/FW-H）耦合数值模型,并进行了流场仿真和水洞实验研究,获得了不同工况下水下运动体流噪特性。结果表明,水洞实验中,当空化数降低到0.8左右,才能明显看到空泡形成;水洞壁面湍流扰动所引起的噪声为水下运动体流噪的主要来源;运动体流噪与速度和压力有关,速度越大,噪声幅值越大;环境压力越大,噪声幅值也越大;运动体航行产生空泡后,其噪声特性发生改变,流噪变得更为复杂,起伏变化更快。 

【文章来源】：南京理工大学学报. 2020,44(02)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

流噪模型构成和求解过程示意图

本实验采用的是钝头体模型,头部直径为φ12 mm,圆台部长200 mm,直至腰部最大直径φ50 mm,尾部为φ50 mm×400 mm圆柱。实验中,控制来流速度在6～10 m/s范围,调节压力,进行空化数在0.2～0.8范围内的多种工况实验。实验过程中,同步测量了流速、压力(压力变送器组,P1、P2点,仿真中加采P3点)和空化数(依据流速和压力计算所得),并进行了高速摄影。2.2 仿真模型及网格

由于本文研究的运动体模型并不复杂,故而采用了2D Axisymmetric求解器,该求解器计算量等同于2D求解器,但具有比2D求解器更高的求解精度,能很好地满足本文仿真模型的求解计算。水洞实验中,流速一般指的是水洞实验段中的流体速度。为此, 下文所提到的仿真和实验中的流速也指实验段的流速,而非该处速度入口的流速。2.3 空泡实验及仿真结果

【参考文献】：
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本文编号：3472474