水下热动力推进尾气排放流场和噪声研究

发布时间：2020-05-30 10:16

【摘要】：热动力推进装置如今广泛应用于各个领域,例如航天航空领域的各类飞行器、航海领域的各类水中航行器等。热动力推进装置产生的尾气通常会排放至周围环境里,但这会产生很多不利的影响。尤其是采用该装置的水中航行器的尾气在水下排放时,会产生气泡航迹和排放噪声,从而破坏了航行器的隐蔽性。尾气水下排放是一个拥有复杂的气液两相流流动并伴随有强烈的辐射噪声过程,受到了多种因素的共同作用,如排气管结构参数、航行参数等,其作用机理也仍未被探明。本文调研了相关的研究资料,利用数值仿真手段,并通过Mixture多相流模型、k-ε湍流模型等对与重力方向相反的水下排气过程进行了数值计算,将模拟得到的结果与文献中的结果相比较,发现具有良好的吻合性。然后在此基础上,模拟了航速、航深、排气管径及管形等因素作用下的尾气水下排放过程,分析了其流场的气相分布、压力、速度、温度等,从而获得了其流场的变化规律。同时本文还采用了FW-H噪声模型对尾气水下排放噪声进行了预报,获得了其噪声的变化规律。计算结果表明,在一定流量下,随着排气管管径的增加,尾气水下排放的流态从射流流态变成了气泡流态,流场脉动也随之减弱,排放噪声在同一流态下则随之增强。在排气管横截面的面积相同条件下,当椭圆形排气管长轴与重力方向垂直时,其尾气水下排放流动参数与圆形排气管有很大的差异,排放噪声也弱于圆形排气管。航行器在不同航深下的尾气水下排放流场基本都相似,但深水处的排放噪声比浅水处要更强。当航行器以某一固定航速直线运动时,其尾气在水下形成了一条狭长的气体流动通道,排放噪声在低频段要比静水条件下更强。因此,本文研究结果对获取抑制排放噪声的方法具有重要的工程指导意义。
【图文】：

示意图,航行器,攻击目标,示意图

目的和意义推进装置在航天、航空、航海等多个领域具有非常广泛的应用，它具有功率大、燃料能量密度高等优点，，因此当今的运载火舶等大型装备全部都是采用该装置来获得更高的航速和更远的装置在提供大功率推力的同时，也会带来一系列不利的影响，产生的尾气排放问题。尾气一般都是排放至周围环境中，这会尾气排放至液体环境（如海水）中，还会产生其他的问题。例推进装置多采用开式循环热动力系统，使用该系统进行航行时产生的高温尾气直接排入海水中，这将会形成气泡航迹和产生航迹和排放噪声对于水中航行器来说，这将会破坏航行器自身事用途的攻击型水中航行器，其尾气排放所产生的气泡航迹和航行器，从而进行回避或采取其他防御措施；同时也易于暴露发到敌方的反潜武器反击[3]。

流程图,尾气,流程,流场

第 1 章绪论内流动和管外流动的共同作用是在静水条件下、浅水域研究速等影响因素的研究却很少。耗时长，花费大。由于计算机的优点开始被广泛地应用于科理不失为一个有效的方式。究尾气水下排放影响因素对管面对尾气水下排放问题进行数响规律。本文尾气水下排放的形排气管对尾气水下排放流场和的排气管对尾气水下排放流场和速下的尾气水下排放流场和噪声
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U661;TJ6

【参考文献】