非均匀流场下复合材料螺旋桨的空泡及空泡噪声性能研究
发布时间：2022-12-05 23:29
近年来,随着现代探测设备和各种水下武器向着高精度、远距离方向发展,舰船的生存和战斗能力受到了严重威胁。为减小舰船被对方声纳发现的概率,就必须尽可能降低舰船的噪声源,舰船在高速航行的过程中,会在螺旋桨桨叶表面产生空泡现象,且随着空泡的发展,空泡噪声是舰船总噪声的最主要噪声源,这大大降低了水下舰船的隐蔽性能,为此,人们一直在不断寻找改进螺旋桨空泡噪声性能的方法。相比于传统的金属材料螺旋桨,复合材料螺旋桨有着易成型、耐腐蚀、重量轻、阻尼高等独特的优势。复合材料独特的可设计性,一方面可以改善螺旋桨水动力性能,另一方面可以推迟螺旋桨的空化起始速度,这将有利于减少空泡损伤、降低空泡噪声。因此,开展复合材料螺旋桨空泡及空泡噪声性能的相关研究具有很重要的意义。基于以上研究背景,本课题针对通用桨型DTMB4381螺旋桨,运用CFD方法、有限元方法与计算声学方法相结合,利用拖曳实验中得到的非均匀伴流图,对处于非均匀伴流场下复合材料螺旋桨的空泡及空泡噪声性能进行了相关研究,并与金属材料螺旋桨空泡及空泡噪声计算结果进行对比,具体的研究内容如下:通过研究计算流体力学方法与空化理论,分析声学计算方法,明确适合于复...
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 论文主要研究工作
第2章 数值模拟计算理论基础
2.1 引言
2.2 计算流体力学方法理论基础
2.2.1 流体力学控制方程
2.2.2 RANS方程
2.2.3 湍流模型
2.2.4 壁面函数
2.3 空化理论基础
2.3.1 控制方程
2.3.2 空化模型
2.4 复合材料螺旋桨流固耦合理论
2.5 声学基础理论以及噪声模型
2.5.1 声学基础理论
2.5.2 声类比模型(Acoustic Analogy Modeling)
2.6 本章小结
第3章 非均匀流场下复合材料螺旋桨空泡性能预报
3.1 概述
3.2 复合材料螺旋桨空泡性能预报方法
3.2.1 复合材料螺旋桨的有限元模型的建立
3.2.2 非均匀流场下螺旋桨水动力性能计算方法
3.3 非均匀流场下复合材料螺旋桨空泡性能
3.3.1 空泡数的计算
3.3.2 不同进速下复合材料螺旋桨空泡性能计算
3.3.3 不同空泡数下的复合材料螺旋桨空泡性能
3.4 金属螺旋桨与复合材料螺旋桨空泡性能对比
3.5 非均匀流场下复合材料螺旋桨空泡水动力性能研究
3.5.1 非均匀流场下复合材料螺旋桨水动力性能计算
3.5.2 非均匀流场下复合材料螺旋桨空泡水动力性能计算
3.6 本章小结
第4章 复合材料螺旋桨空泡噪声性能计算
4.1 概述
4.2 复合材料螺旋桨空泡噪声计算方法研究
4.2.1 激活FW-H噪声模型
4.2.2 定义源面
4.2.3 监测点设置
4.2.4 后处理分析以及FFT变换
4.3 非均匀流场下复合材料螺旋桨空泡噪声性能计算
4.3.1 J为0.5时的复合材料螺旋桨空泡噪声计算结果
4.3.2 J为0.6时的复合材料螺旋桨空泡噪声计算结果
4.3.3 不同进速下复合材料螺旋桨空泡噪声计算结果对比分析
4.4 金属材料螺旋桨空泡噪声计算
4.4.1 不同监测点下螺旋桨声压级对比
4.4.2 一个旋转周期内不同监测点下空泡噪声声压值变化情况对比
4.5 复合材料螺旋桨与金属材料螺旋桨空泡噪声性能对比
4.5.1 不同监测点处声压级随频率变化情况
4.5.2 一个旋转周期内不同监测点处噪声声压值随时间变化情况
4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]船舶通气管路噪声特性数值分析与控制[J]. 魏杰证,林永水,吴卫国,顾鑫,王献忠. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2018(02)
[2]船用大侧斜螺旋桨的噪声计算与分析[J]. 杨光,房毅,冯鹏飞. 舰船科学技术. 2018(01)
[3]基于ANSYS ACP的复合材料螺旋桨流固耦合计算方法[J]. 黄政,熊鹰,杨光. 计算力学学报. 2017(04)
[4]船舶螺旋桨噪声预报方法综述[J]. 黎南. 现代工业经济和信息化. 2017(09)
[5]螺旋桨设计参数对桨叶片空泡性能的影响分析[J]. 温亮军,唐登海,辛公正,曾志波. 船舶力学. 2016(11)
[6]复合材料螺旋桨流固耦合分析方法的发展和研究现状[J]. 张旭婷,洪毅,袁凤,矫维成,刘文博,王荣国. 玻璃钢/复合材料. 2016(06)
[7]船用复合材料螺旋桨水动力性能影响因素研究[J]. 贺伟,李廷秋,李子如. 中国造船. 2015(04)
[8]铺层结构对复合材料螺旋桨水动力性能的影响[J]. 贺伟,李廷秋,李子如. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(12)
[9]碳纤维复合材料在船舶螺旋桨推进器上的应用研究[J]. 程航涛,戴高乐,段晔鑫,张晓飞. 军民两用技术与产品. 2015(07)
[10]螺旋桨流固耦合特性的数值模拟[J]. 孙海涛,熊鹰,时立攀. 江苏大学学报(自然科学版). 2015(01)
博士论文
[1]船体结构声波动特性及阻波技术应用研究[D]. 计方.哈尔滨工程大学 2011
[2]高性能复合材料螺旋桨的结构设计及水弹性优化[D]. 洪毅.哈尔滨工业大学 2011
[3]螺旋桨水动力性能、空泡及噪声性能的数值预报研究[D]. 王超.哈尔滨工程大学 2010
[4]螺旋桨空泡性能及低噪声螺旋桨设计研究[D]. 胡健.哈尔滨工程大学 2006
硕士论文
[1]复合材料螺旋桨空泡及空泡水动力性能的数值预报研究[D]. 张宏磊.哈尔滨工业大学 2019
[2]循环式混响水池水动力学及声学特性研究[D]. 高梓溶.哈尔滨工程大学 2019
[3]复合材料螺旋桨振动声辐射研究[D]. 刘志龙.哈尔滨工业大学 2018
[4]复合材料螺旋桨流固耦合数值计算[D]. 鄢蕾.华中科技大学 2018
[5]混合CRP推进器水动力性能的数值分析[D]. 梁宁.哈尔滨工程大学 2017
[6]圆球流噪声及绕流特性实验和仿真分析研究[D]. 胡政敏.华中科技大学 2016
[7]复合材料螺旋桨流固耦合特性研究[D]. 李果.上海交通大学 2014
[8]复合材料螺旋桨的水动力性能预报方法研究[D]. 花逸群.哈尔滨工程大学 2014
[9]基于流固耦合的复合材料螺旋桨性能研究[D]. 陈广杰.哈尔滨工程大学 2014
[10]复合材料螺旋桨—流固耦合[D]. 曹峰.上海交通大学 2013
本文编号：3710576
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 论文主要研究工作
第2章 数值模拟计算理论基础
2.1 引言
2.2 计算流体力学方法理论基础
2.2.1 流体力学控制方程
2.2.2 RANS方程
2.2.3 湍流模型
2.2.4 壁面函数
2.3 空化理论基础
2.3.1 控制方程
2.3.2 空化模型
2.4 复合材料螺旋桨流固耦合理论
2.5 声学基础理论以及噪声模型
2.5.1 声学基础理论
2.5.2 声类比模型(Acoustic Analogy Modeling)
2.6 本章小结
第3章 非均匀流场下复合材料螺旋桨空泡性能预报
3.1 概述
3.2 复合材料螺旋桨空泡性能预报方法
3.2.1 复合材料螺旋桨的有限元模型的建立
3.2.2 非均匀流场下螺旋桨水动力性能计算方法
3.3 非均匀流场下复合材料螺旋桨空泡性能
3.3.1 空泡数的计算
3.3.2 不同进速下复合材料螺旋桨空泡性能计算
3.3.3 不同空泡数下的复合材料螺旋桨空泡性能
3.4 金属螺旋桨与复合材料螺旋桨空泡性能对比
3.5 非均匀流场下复合材料螺旋桨空泡水动力性能研究
3.5.1 非均匀流场下复合材料螺旋桨水动力性能计算
3.5.2 非均匀流场下复合材料螺旋桨空泡水动力性能计算
3.6 本章小结
第4章 复合材料螺旋桨空泡噪声性能计算
4.1 概述
4.2 复合材料螺旋桨空泡噪声计算方法研究
4.2.1 激活FW-H噪声模型
4.2.2 定义源面
4.2.3 监测点设置
4.2.4 后处理分析以及FFT变换
4.3 非均匀流场下复合材料螺旋桨空泡噪声性能计算
4.3.1 J为0.5时的复合材料螺旋桨空泡噪声计算结果
4.3.2 J为0.6时的复合材料螺旋桨空泡噪声计算结果
4.3.3 不同进速下复合材料螺旋桨空泡噪声计算结果对比分析
4.4 金属材料螺旋桨空泡噪声计算
4.4.1 不同监测点下螺旋桨声压级对比
4.4.2 一个旋转周期内不同监测点下空泡噪声声压值变化情况对比
4.5 复合材料螺旋桨与金属材料螺旋桨空泡噪声性能对比
4.5.1 不同监测点处声压级随频率变化情况
4.5.2 一个旋转周期内不同监测点处噪声声压值随时间变化情况
4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]船舶通气管路噪声特性数值分析与控制[J]. 魏杰证,林永水,吴卫国,顾鑫,王献忠. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2018(02)
[2]船用大侧斜螺旋桨的噪声计算与分析[J]. 杨光,房毅,冯鹏飞. 舰船科学技术. 2018(01)
[3]基于ANSYS ACP的复合材料螺旋桨流固耦合计算方法[J]. 黄政,熊鹰,杨光. 计算力学学报. 2017(04)
[4]船舶螺旋桨噪声预报方法综述[J]. 黎南. 现代工业经济和信息化. 2017(09)
[5]螺旋桨设计参数对桨叶片空泡性能的影响分析[J]. 温亮军,唐登海,辛公正,曾志波. 船舶力学. 2016(11)
[6]复合材料螺旋桨流固耦合分析方法的发展和研究现状[J]. 张旭婷,洪毅,袁凤,矫维成,刘文博,王荣国. 玻璃钢/复合材料. 2016(06)
[7]船用复合材料螺旋桨水动力性能影响因素研究[J]. 贺伟,李廷秋,李子如. 中国造船. 2015(04)
[8]铺层结构对复合材料螺旋桨水动力性能的影响[J]. 贺伟,李廷秋,李子如. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(12)
[9]碳纤维复合材料在船舶螺旋桨推进器上的应用研究[J]. 程航涛,戴高乐,段晔鑫,张晓飞. 军民两用技术与产品. 2015(07)
[10]螺旋桨流固耦合特性的数值模拟[J]. 孙海涛,熊鹰,时立攀. 江苏大学学报(自然科学版). 2015(01)
博士论文
[1]船体结构声波动特性及阻波技术应用研究[D]. 计方.哈尔滨工程大学 2011
[2]高性能复合材料螺旋桨的结构设计及水弹性优化[D]. 洪毅.哈尔滨工业大学 2011
[3]螺旋桨水动力性能、空泡及噪声性能的数值预报研究[D]. 王超.哈尔滨工程大学 2010
[4]螺旋桨空泡性能及低噪声螺旋桨设计研究[D]. 胡健.哈尔滨工程大学 2006
硕士论文
[1]复合材料螺旋桨空泡及空泡水动力性能的数值预报研究[D]. 张宏磊.哈尔滨工业大学 2019
[2]循环式混响水池水动力学及声学特性研究[D]. 高梓溶.哈尔滨工程大学 2019
[3]复合材料螺旋桨振动声辐射研究[D]. 刘志龙.哈尔滨工业大学 2018
[4]复合材料螺旋桨流固耦合数值计算[D]. 鄢蕾.华中科技大学 2018
[5]混合CRP推进器水动力性能的数值分析[D]. 梁宁.哈尔滨工程大学 2017
[6]圆球流噪声及绕流特性实验和仿真分析研究[D]. 胡政敏.华中科技大学 2016
[7]复合材料螺旋桨流固耦合特性研究[D]. 李果.上海交通大学 2014
[8]复合材料螺旋桨的水动力性能预报方法研究[D]. 花逸群.哈尔滨工程大学 2014
[9]基于流固耦合的复合材料螺旋桨性能研究[D]. 陈广杰.哈尔滨工程大学 2014
[10]复合材料螺旋桨—流固耦合[D]. 曹峰.上海交通大学 2013
本文编号：3710576
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