潜艇流噪声与流固耦合作用下流激噪声的数值模拟

发布时间：2024-05-18 20:01

　　潜艇的水动力噪声是由潜艇周围湍流边界层内的扰动、壁面上的脉动压力以及流体与固体的耦合作用导致的结构振动共同引起的。其中，湍流边界层内的速度扰动和壁面脉动压力分别相当于四极子声源和偶极子声源，二者共同构成了流噪声；流体与固体的耦合作用会进一步产生流激噪声，导致噪声数值增大。水动力噪声严重威胁了潜艇的隐蔽性，因此研究水动力噪声的产生与特性具有重要意义。 流噪声的研究从Lighthill提出声学类比理论开始，传统的声学类比理论由于采用了紧致声源的假定，虽然在求解远场声学信息时可以得到准确解，但在近场的求解中会产生较大误差。边界元法作为求解声场的另一种手段，由于在理论推导中通过对“奇点”的特殊处理，使得其可以准确求解声场中所有位置处的声学信息。 本文以SUBOFF潜艇为研究对象，首先，利用大涡模拟求解潜艇的绕流场，将得到的流场解与试验值进行对比，验证了流场计算的准确性。采用传统的声学类比理论FW-H方程和边界元法，分别计算了潜艇沿X、Y、Z三个方向上一系列特征点处的流噪声，并对两种解法得到的解进行了对比和分析。结果表明，两种方法在远场的解十分接近，但在近场，FW-H方程得到的解偏大。 其次，本...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-1潜艇表面网格图

海交通大学硕士学位论文第二章大涡模拟计算潜艇周围的流场与流整个流场计算域为长方体，潜艇的来流方向取一个艇长，尾流方向取两个艇长算域的横剖面为正方形，边长取潜艇最大宽度的8倍。计算域的网格在靠近潜面的某些区域为非结构化网格，其余绝大部分网格均为结构化网格。为了保证有足够的....

图2-2计算域网格图

的横剖面为正方形，边长取潜艇最大宽度的8倍。计算域的网格在靠某些区域为非结构化网格，其余绝大部分网格均为结构化网格。为了保够的精度捕捉到流场的流动细节，取y80，此时网格数量大约为1面网格和计算域网格分别如图2-1和图2-2所示：图2-1潜艇表面网格图F....

图2-3潜艇表面压力分布图

合采用了SIMPLE算法，为提高计算精度，动量、湍动能和湍流扩散率的空间离散形式采用了二阶迎风格式。待计算残差值稳定后，即可观察和分析相关的物理变量。图2-3显示了潜艇表面压力系数pC的分布，可以看到，在潜艇首部以及指挥台、尾翼的前端，压力系数较大，这是由于水流在这个位置....

图2-4纵剖面速度分布云图

了较高的压力系数pC。图2-4显示的是潜艇中纵剖面上的速度分布，从这幅图进一步验证上一幅图的结果，潜艇由于设置了固壁边界条件，壁面的速度均为零首、指挥台和尾翼前端的速度小于其它区域。另外我们还可以观察到指挥台和对于流场的影响，二者产生的尾流延伸到了尾部较远的地方。图2-3....

本文编号：3977286