本文關(guān)鍵詞：水下航行體流致噪聲的數(shù)值研究

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【摘要】：當(dāng)潛艇在水下航行時，潛艇周圍會形成湍流邊界層，由于湍流邊界層內(nèi)的擾動、壁面上的脈動壓力以及流體與固體的藕合作用導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)振動共同引起潛艇的水動力噪聲。其中，湍流邊界層內(nèi)的速度擾動為四偶極子噪聲聲源，壁面脈動壓力為偶極子噪聲聲源，四偶極子噪聲和偶極子噪聲二者共同構(gòu)成了流噪聲；流體與固體的藕合作用會進一步產(chǎn)生流激噪聲，導(dǎo)致噪聲數(shù)值增大。潛艇的隱蔽性至關(guān)重要，水動力噪聲嚴(yán)重威肋了潛艇的隱蔽性，因此研究水動力噪聲的產(chǎn)生與特性具有重要意義。 流噪聲的研究開始于Lighthill聲學(xué)類比理論的提出，Lighthill聲學(xué)類比理論由于采用了緊致聲源的假設(shè)，能夠很準(zhǔn)確的求解遠(yuǎn)場聲學(xué)信息，但在近場的求解中會產(chǎn)生較大誤差。邊界元法作為求解聲場的另一種手段，由于在理論推導(dǎo)中通過對“奇點”的特殊處理，該方法可以求解聲場中所有位置處的聲學(xué)信息，但是本人覺得近場求得的聲場信息的可靠性還有待研究。 本文以SUBOFF潛艇為研究對象，首先，，利用SIMPLE算法并結(jié)合RNGk湍流模型求解潛艇的繞流場，然后將流場所求得的解與試驗值進行對比和分析，驗證了流場計算的準(zhǔn)確性和可靠性。然后采用Lighthill聲學(xué)類比理論FW-H方程和邊界元法，分別計算了潛艇沿X、Y兩個方向上一系列特征點處的流噪聲，并對兩種解法得到的解進行了對比和分析。經(jīng)計算結(jié)果分析表明，兩種方法都能很好的求解遠(yuǎn)場聲場信息。 其次，本文研究了自由液面對潛艇輻射噪聲的影響，利用Fluent與LMSVirtual Lab聯(lián)合仿真，利用Fluent提供準(zhǔn)確流場湍流邊界層的脈動壓力，也就是聲源信息，然后將聲源信息導(dǎo)入到LMS Virtual Lab中進行各種聲學(xué)邊界條件的設(shè)置，最后進行聲場輻射噪聲的計算工作。結(jié)果表明自由液面對橫剖面上的輻射噪聲影響比較大，對縱剖面上的輻射聲場影響比較小。
【關(guān)鍵詞】：流噪聲 Lighthill聲學(xué)類比理論 邊界元法 Fluent與LMS Virtual Lab聯(lián)合仿真 大渦模擬
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U661.44
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目錄6-8
• 第1章 緒論8-15
• 1.1 水下航行體噪聲研究的背景及意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外水下航行體噪聲研究的現(xiàn)狀9-13
• 1.2.1 潛艇繞流場數(shù)值模擬的進展和現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 Lighthill 聲學(xué)類比理論11-13
• 1.3 本文的主要工作內(nèi)容13-15
• 第2章 基于 Fluent 應(yīng)用 FW—H 方程計算流噪聲15-38
• 2.1 引言15
• 2.2 流動基本方程15-17
• 2.3 大渦模擬理論及控制方程17-20
• 2.3.1 濾波函數(shù)17-19
• 2.3.2 亞格子尺度模型19-20
• 2.4 聲學(xué)類比理論與 FW-H 方程20-26
• 2.4.1 Lighthill 聲學(xué)類比理論20-23
• 2.4.2 Curle 聲學(xué)積分公式23-24
• 2.4.3 FW-H 方程24-26
• 2.5 計算模型與邊界條件26-30
• 2.5.1 模型選擇與網(wǎng)格劃分26-29
• 2.5.2 計算區(qū)域邊界條件設(shè)定29-30
• 2.6 計算結(jié)果與分析30-37
• 2.6.1 潛艇繞流場定常穩(wěn)態(tài)的計算結(jié)果與分析30-34
• 2.6.2 潛艇流噪聲的計算結(jié)果與分析34-37
• 2.7 本章小結(jié)37-38
• 第3章 基于 LMS 應(yīng)用 BEM 方程計算流噪聲38-46
• 3.1 引言38
• 3.2 邊界元計算流噪聲理論38-40
• 3.3 基于邊界元方法計算流噪聲分析40-45
• 3.3.1 偶極子與表面聲壓分布40-42
• 3.3.2 聲場云圖與指向性計算結(jié)果42-44
• 3.3.3 流噪聲特征點的頻域分析44-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第4章 流噪聲結(jié)果比較分析46-54
• 4.1 引言46
• 4.2 沿 X 方向輻射噪聲變化趨勢46-49
• 4.3 沿 Y 方向輻射噪聲變化趨勢49-52
• 4.4 本章小結(jié)52-54
• 第5章 自由液面對水下航行體噪聲的影響54-61
• 5.1 引言54
• 5.2 自由液面對輻射聲場的影響54-60
• 5.2.1 自由液面對 Y 方向（橫剖面）輻射噪聲的影響54-57
• 5.2.2 自由液面對 X 方向（縱剖面）輻射噪聲的影響57-60
• 5.3 本章小結(jié)60-61
• 第6章 總結(jié)與展望61-63
• 致謝63-64
• 參考文獻(xiàn)64-66

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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本文編號：647643