球形体水下流噪声实验设计及测量方法研究

发布时间：2017-09-21 00:03

  本文关键词：球形体水下流噪声实验设计及测量方法研究

  更多相关文章： 流噪声 圆球 湖上无动力下沉 小波变换 CEEMD

【摘要】：在高航速下,流噪声是水下航行体总辐射噪声的重要组成部分。开展流噪声发声机理和特性研究,可为今后采取针对性的降噪措施和进行声学优化设计奠定基础,对提高水下航行体的声隐身性能意义重大。本文以圆球的流噪声特性和实验方法为研究对象。首先,设计了合理可行的球形体流噪声实验方案和测量方法实现流噪声信号的精确捕捉;其次,为去除实验环境噪声对流噪声信号的干扰,提出了一种基于完备总体经验模态分解(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition,CEEMD)的小波阈值去噪法,通过对一段仿真信号分析验证了其可行性和优越性;再次,为确定圆球运动状态,分别使用理论分析和实验测量的方法获得了航行体的运动速度,并进行了比较验证;复次,针对实时测量的流噪声信号,开展了圆球水下流噪声的通过特性和频谱特性研究,分析了速度、雷诺数等因素对流噪声的影响;最后,采用大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)结合FW-H(The Ffowcs Williams and Hawkings)声学模型对圆球绕流场和声场进行了数值仿真,考察了圆球流噪声发声机理和频谱特性,实验测量和数值计算结果表明:圆球水下流噪声能量主要集中在低频部分,在实验测量范围内,随着速度以及雷诺数的增大,声压级明显变大,圆球绕流噪声总声压级有指向性。本文设计了一套新颖的湖上无动力下沉流噪声实验方案,准确测量球形体的运动速度和流噪声数据,结合信号处理和数值仿真技术,探索了球形体的流噪声特征。该实验方案为流噪声的理论研究及仿真计算提供参考,为进一步优化完善流噪声预报方法提供依据。
【关键词】：流噪声 圆球 湖上无动力下沉 小波变换 CEEMD
【学位授予单位】：中国舰船研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U661.44
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 前言9-18
• 1.1 选题目的和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-16
• 1.2.1 流噪声理论及数值计算研究进展10-11
• 1.2.2 流噪声测量方法研究现状11-14
• 1.2.3 信号处理方法研究现状14-16
• 1.3 本文的主要研究内容16-18
• 第二章 球形体流噪声测量实验方案设计18-26
• 2.1 概述18
• 2.2 实验准备18-23
• 2.2.1 实验地点18-19
• 2.2.2 实验保障19
• 2.2.3 实验设备19-22
• 2.2.4 实验模型22-23
• 2.3 球形体流噪声测量方法设计23-25
• 2.3.1 流噪声测量系统设计23-24
• 2.3.2 实验流程24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 流噪声信号处理方法研究26-38
• 3.1 概述26
• 3.2 信号处理方法研究26-31
• 3.2.1 短时傅立叶变换26-27
• 3.2.2 小波分析27-29
• 3.2.3 EMD及CEEMD理论与方法29-31
• 3.3 基于CEEMD的小波阈值去噪方法31
• 3.4 仿真验证31-33
• 3.5 实测信号去噪分析33-37
• 3.5.1 时频分析33-34
• 3.5.2 基于CEEMD的小波阈值去噪分析34-37
• 3.6 本章小结37-38
• 第四章 球形体水中自由下落速度预报38-46
• 4.1 概述38
• 4.2 球形体速度理论计算研究38-42
• 4.2.1 运动方程38-39
• 4.2.2 龙格-库塔方法39-40
• 4.2.3 稳态速度40
• 4.2.4 速度测量工况设计40-42
• 4.3 球形体速度测量方法设计及结果分析42-45
• 4.3.1 速度测量方案一42-44
• 4.3.2 速度测量方案二44-45
• 4.4 本章小结45-46
• 第五章 流噪声测量实验分析46-56
• 5.1 概述46
• 5.2 流噪声测量工况设计46-48
• 5.3 流噪声识别与提取48-52
• 5.4 频谱分析52-54
• 5.5 声压总级及声功率分析54-55
• 5.6 本章小结55-56
• 第六章 圆球绕流数值模拟56-71
• 6.1 概述56
• 6.2 数值计算方法56-62
• 6.2.1 大涡模拟技术56-60
• 6.2.2 声类比理论和FW-H方程60-62
• 6.3 计算域及边界条件62-63
• 6.3.1 计算域62
• 6.3.2 边界条件62-63
• 6.4 结果分析63-70
• 6.4.1 流场特性分析63-65
• 6.4.2 流噪声特性分析65-70
• 6.5 本章小结70-71
• 第七章 总结与展望71-73
• 7.1 总结71-72
• 7.2 展望72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-81
• 学术论文和科研成果目录81
• 1. 攻读硕士学位期间发表的论文81
• 2. 攻读硕士学位期间参与的项目81

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本文编号：891169