水翼流致振动及声辐射特性研究

发布时间：2017-09-29 21:13

  本文关键词：水翼流致振动及声辐射特性研究

  更多相关文章： 翼型 大涡模拟 流噪声 二次声 Lighthill声学类比理论 边界元方法

【摘要】：水动力噪声严重威胁潜艇的隐蔽性,典型的如螺旋桨噪声、附体以及操纵面等产生的噪声都对潜艇水动力噪声做出很大贡献。在潜艇结构中,无论是螺旋桨,还是舵、翼等操纵面,其基本剖面形式都是典型的翼型。本文即着眼于潜艇上翼型结构的振动与声辐射问题,本着从简单到复杂的思想,研究以二维翼型为切入点,到结构稍复杂的三维翼型,结合计算流体力学与边界元方法,对它们进行流噪声和二次声的数值仿真,研究攻角、流速对声辐射的影响。Lighthill提出声学类比理论后,流噪声的研究才开始得到迅速发展。近年来,边界元方法结合Lighthill声学类比理论来计算流噪声的方法得到了迅速发展。本文即采用边界元方法对二维翼型和三维翼型声场进行数值仿真。首先应用大涡模拟的理论方法对翼型绕流场进行模拟,流场仿真得到压力脉动后,将其分别作为偶极子声源和随机激励力对二维翼型、三维翼型进行流噪声和二次声的计算。最后对三维翼型进行了水洞试验,分析了翼型振动特性,并和理论仿真进行了对比分析。文中对各种工况下流噪声和二次声的计算结果进行了对比分析和归类总结。对流速、攻角对声场的影响进行了探讨,结果表明在一定范围内,随流速和攻角的增大,翼型附近的声压值均有规律地增大。对比分析了三维翼型表面压力脉动和声压值的关系,发现它们之间存在重要的联系,我们可以根据压力脉动的分布预测流噪声。此外,还对流噪声与二次声的关系进行了研究,发现二次声主要取决于结构的固有特性。最后还通过水洞试验,验证了三维翼型的振动特性。实验结果验证了数值仿真的准确性。
【关键词】：翼型 大涡模拟 流噪声 二次声 Lighthill声学类比理论 边界元方法
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U661.44;U674.76
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 研究背景及意义10-12
• 1.2 国内外流致噪声研究现状12-18
• 1.2.1 绕流场的数值模拟方法12-14
• 1.2.2 声类比的发展14-16
• 1.2.3 流噪声计算16-17
• 1.2.4 二次声辐射计算17-18
• 1.3 本论文的主要工作内容18-20
• 第二章 二维翼型噪声计算20-50
• 2.1 引言20
• 2.2 湍流模型20-25
• 2.2.1 用于定常计算的标准k -e 湍流模型20-21
• 2.2.2 大涡模拟理论及控制方程21-24
• 2.2.3 边界层参数计算24-25
• 2.3 二维翼型CFD计算25-27
• 2.4 基于边界元法的二维翼型流噪声计算27-40
• 2.4.1 声学类比理论28-32
• 2.4.2 边界元计算流噪声理论32-34
• 2.4.3 二维翼型流噪声的结果与分析34-40
• 2.5 二维翼型二次声计算40-48
• 2.5.1 随机噪声计算理论40-42
• 2.5.2 二维翼型二次声结果与分析42-48
• 2.6 二维翼型流噪声与二次声比较48
• 2.7 本章小结48-50
• 第三章 三维翼型噪声计算50-89
• 3.1 引言50-51
• 3.2 三维翼型CFD计算51-55
• 3.2.1 计算模型及边界条件51-53
• 3.2.2 计算结果与分析53-55
• 3.3 流噪声计算55-69
• 3.3.1 偶极子与表面声压分布56-58
• 3.3.2 声场云图结果58-61
• 3.3.3 流噪声沿X、Y、Z三个方向上的规律61-69
• 3.4 二次声计算69-83
• 3.4.1 模态分析70-72
• 3.4.2 二次声辐射计算结果与分析72-75
• 3.4.3 二次声沿X、Y、Z三个方向上的规律75-83
• 3.5 流噪声与二次声结果对比分析83-88
• 3.5.1 X、Y、Z三个方向的比较84-88
• 3.6 本章小结88-89
• 第四章 三维翼型水洞实验89-100
• 4.1 引言89
• 4.2 实验介绍89-93
• 4.2.1 重力式水洞介绍89-90
• 4.2.2 实验模型介绍90-91
• 4.2.3 实验仪器及测试点布置91-93
• 4.3 实验内容与结果分析93-99
• 4.3.1 背景振动分析93-94
• 4.3.2 流致振动分析94-97
• 4.3.3 随机激励振动计算及结果对比97-99
• 4.4 本章小结99-100
• 第五章 总结与展望100-102
• 5.1 主要工作内容与结论100-101
• 5.2 研究展望101-102
• 参考文献102-106
• 致谢106-107
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文107-109

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本文编号：944243