基于大渦模擬的潛艇脈動(dòng)壓力與流噪聲性能數(shù)值計(jì)算.pdf

1、潛艇在水下航行時(shí)所產(chǎn)生的流噪聲，是由艇體表面的脈動(dòng)壓力及周圍湍流邊界層內(nèi)的擾動(dòng)而激發(fā)并輻射出去的，故采用一般的技術(shù)手段很難對(duì)流噪聲進(jìn)行降噪，而只能通過探討流噪聲產(chǎn)生機(jī)理，改變艇體型線等方式來改進(jìn)。因此對(duì)于潛艇脈動(dòng)壓力與流噪聲的研究和控制，對(duì)提高潛艇的聲隱蔽性來說，是意義重大的。
　　潛艇壁面上的脈動(dòng)壓力，是引發(fā)流噪聲的重要偶極子源。而對(duì)于它的求解，采用直接數(shù)值模擬方法會(huì)受到計(jì)算機(jī)資源和模型復(fù)雜程度的限制，而采用雷諾平均方法則無法求

2、得脈動(dòng)信息。故文中應(yīng)用大渦模擬理論，通過求解非定常不可壓縮的Navier-Stokes方程，對(duì)水滴型與其等截面積碟型這兩種潛艇模型的周圍繞流場(chǎng)與壁面脈動(dòng)壓力進(jìn)行了模擬計(jì)算。通過與潛艇模型脈動(dòng)壓力的試驗(yàn)結(jié)果比較分析表明，大渦模擬理論成功的模擬了潛艇壁面脈動(dòng)壓力的頻譜變化，結(jié)果具有較可靠的精度。?
　　流噪聲的預(yù)報(bào)從Lighthill聲學(xué)類比理論開始，傳統(tǒng)的流噪聲計(jì)算一般以FW-H方程為基礎(chǔ)，但由于該方程在推導(dǎo)過程中做了緊致聲源假定，

3、故其只能計(jì)算遠(yuǎn)場(chǎng)中的聲學(xué)信息，對(duì)潛艇壁面與近場(chǎng)則無能為力。目前新出現(xiàn)的將Lighthill聲學(xué)類比理論結(jié)合邊界元理論的方法，則能夠計(jì)算聲場(chǎng)中任意一點(diǎn)的噪聲結(jié)果。文中在回顧了上述兩種方法的計(jì)算機(jī)理后，以之前得到的流場(chǎng)信息為聲源，對(duì)潛艇的流噪聲聲場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算。應(yīng)用兩種計(jì)算方法所得的結(jié)果均表明，碟型艇體流噪聲性能要優(yōu)于水滴型艇體，這同脈動(dòng)壓力的比較結(jié)論一致。并且在艇體曲率變化越接近流線型的點(diǎn)或方向上，流噪聲越小，反之則越大。
　　文中還