全附体潜艇的流场和流噪声的数值研究
本文关键词：全附体潜艇的流场和流噪声的数值研究，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】： 本文首先以水滴型潜艇“大青花鱼”为计算模型,分别采用目前应用较广的四种湍流模型:R NGκ-ε, Realizableκ-ε,κ-ω,SSTκ-ω结合RANS方程和FW-H声学模型(The Ffowcs Williams and Hawkings Acoustic Model)对水滴型潜艇模型的流噪声进行模拟,并将计算结果分别与试验值进行了对比分析,从中我们知道对于本文的计算模型和条件,相比较于其他三个湍流模型, RNG k -ε结合RANS方程和FW-H声学模型的方法可以较好地预报潜艇的阻力和流噪声。 在以上工作的基础上,我们采用SIMPLE算法结合RNG k -ε湍流模式计算了全附体潜艇DARPA SUBOFF潜艇的三维流场,并对流场模拟结果进行验证,在此基础上加载FW-H声学模型(The Ffowcs Williams and Hawkings Acoustic Model)进行非定常计算,对潜艇流噪声声场进行模拟,计算了潜艇的自噪声和辐射噪声,验证了两种潜艇流噪声声场的特性。计算结果表明所采用的计算方法可以比较准确地模拟潜艇的流场和流噪声。随后我们考察了潜艇的附体即指挥台尾翼对潜艇的流场和流噪声的影响,详细计算了DARPA SUBOFF潜艇模型裸艇体(hull)有尾翼(stern appendages)有指挥台(sail appendage)和全附体(fully appended)潜艇的流场和流噪声。并对计算结果进行对比分析,得到了各附体及其相互作用对潜艇周围流场和流噪声的影响。 最后还对目前应用较多的两种尾翼布置形式十字型和X型尾翼的潜艇流场和流噪声进行对比计算,结果表明这两种尾翼布置形式在阻力和流噪声方面的表现基本相同。
【关键词】：流噪声 数值计算方法 潜艇 附体 流场模拟
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：U674.76
【目录】：
- 摘要5-6
- ABSTRACT6-9
- 第一章 绪论9-17
- 1.1 潜艇绕流场和流噪声研究的意义9-10
- 1.2 潜艇绕流场和流噪声研究的现状10-15
- 1.2.1 潜艇绕流场模拟的进展和现状10-12
- 1.2.2 潜艇流噪声模拟的进展和现状12-15
- 1.3 本文的主要研究内容15-17
- 第二章 基本理论和数学模型17-25
- 2.1 引言17
- 2.2 控制方程17-23
- 2.2.1 雷诺平均Navier-Stokes（RANS）方程17-18
- 2.2.2 湍流模型18-21
- 2.2.2.1 重整化的（RNG k? ε）湍流模型18-19
- 2.2.2.2 带旋流修正的（Realizableκ? ε）湍流模型19-20
- 2.2.2.3 标准κ? ω湍流模型20
- 2.2.2.4 剪切压力传输（SSTk? ω）湍流模型20-21
- 2.2.3 FW-H 声学模型21-23
- 2.2.3.1 Lighthill 声类比理论21-22
- 2.2.3.2 FW-H 方程与K-FWH 方程22-23
- 2.3 边界条件23-25
- 第三章 流噪声计算方法的研究25-37
- 3.1 引言25-26
- 3.2 计算模型与试验方案26-28
- 3.2.1 计算模型和网格划分26
- 3.2.2 试验方案26-28
- 3.3 计算结果与对比分析28-36
- 3.4 结论36-37
- 第四章 全附体潜艇绕流场和流噪声的计算研究37-49
- 4.1 引言37-38
- 4.2 模型选择和网格划分38-39
- 4.3 计算结果与分析39-48
- 4.3.1 潜艇绕流场的模拟结果与分析39-43
- 4.3.2 潜艇流噪声计算结果与分析43-48
- 4.4 结论48-49
- 第五章 指挥台和尾翼对潜艇流场和流噪声的影响49-79
- 5.1 引言49
- 5.2 计算说明49-50
- 5.3 流场计算结果与分析50-61
- 5.4 潜艇流噪声计算结果与分析61-68
- 5.5 十字型和X 型尾翼形式的流场和流噪声计算68-77
- 5.5.1 十字型和X 型尾翼形式的流场计算结果与分析68-73
- 5.5.2 十字型和X 型尾翼形式的流噪声计算结果与分析73-77
- 5.6 结论77-79
- 第六章 研究总结与展望79-80
- 参考文献80-82
- 致谢82-83
- 攻读硕士期间发表的学术论文和参加的科研项目83
【引证文献】
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本文编号：350468
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