收藏本站
《上海交通大学》 2007年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

舰艇水动力噪声的数值分析与拖曳模测试技术研究

高霄鹏  
【摘要】: 现代军用舰船声隐身性能的好坏已成为其十分重要的一项指标,而利用各方面的手段有效的预报、降低舰船的水下噪声亦已成为目前海军装备研究的一个重点与难点。水动力噪声是舰船水下噪声中除结构振动噪声、螺旋桨噪声以外的重要噪声成分,它关系到舰艇的自噪声,同时也关系到舰艇的辐射噪声。本文主要研究了舰船水动力噪声的机理性问题,重点讨论了相关模型的涡激噪声,并利用Fluent噪声模块,分别研究了某水下、水面舰船的水动力噪声问题,同时本文还探讨了一种新型的水动力噪声模型测试技术――拖曳模噪声测试技术。 1.利用典型的二维粘性涡核的衰减规律-奥辛涡模型计算自由空间中点涡粘性衰减过程中的涡演化,在此基础上应用匹配渐近展开法计算其声辐射并进行相应的频谱分析。自由空间中点涡粘性衰减过程中的辐射声场声压仅在扩散初期较为明显,随着时间的推移而快速衰减;其频段分布较窄,主要处于低频段,频谱分布曲线峰值十分明显;点涡粘性扩散外声场的声压及其频谱分布情况与粘性系数有一定的关联,随着粘性系数增加,声压峰值发生时间后移,其量值有增加的趋势,且振动主频段向频率增加方向移动,振动频率范围略有增大。 2.机翼为工程结构物中的常见附体,其尾涡的演化及其声辐射具有一定的特征。以椭圆翼与三角翼为研究对象,利用匹配渐近展开法,估算其尾涡粘性衰减过程的外声场,并对其进行频谱分析。计算表明翼尾涡面演化过程伴随着声辐射,椭圆翼尾涡面演化过程的声辐射频谱分布与三角翼尾涡面演化声辐射的相类似,均有两个较明显的频段峰值,所不同的是频率位置会有所漂移,即翼型不同,峰值频率位置会有所漂移。 3.采用SST k -ω两方程湍流模型求解了潜艇三维非定常粘性流场,基于Lighthill声类比理论,对艇体绕流场的噪声进行了数值计算,并对流噪声的近、远场特性进行了数值分析,探讨了噪声与来流攻角、来流速度、模型尺度、雷诺数之间的关系及围壳位置对声辐射的影响。研究表明潜艇绕流场的声辐射大小与流场中的涡量大小相关,涡量越大,声辐射也越大。当存在攻角、有围壳后移等因素,或使流场中最大涡量有所增大时,相应的流场声辐射也有所增大。 4.采用VOF方法和SST k -ω两方程湍流模型求解了水面舰船三维非定常粘性流场,基于Lighthill声类比理论,对船体绕流场的噪声进行了数值计算,并对流噪声的近、远场特性进行了数值分析,探讨了自由面、流向角及来流速度之间的关系。计算表明:船艉的声辐射要大于船艏,而船舯即横向的声辐射又显著大于船艏艉即纵向的声辐射,水面舰船绕流场的声辐射大小与流场中的涡量大小相关,涡量越大,声辐射也越大。当船体有合适的外形或对附体进行合适的安装,并有效地改善流场特性,使流场中涡量有所减小时,相应的流场声辐射也有所减小。 5.提出了一种新型的水动力噪声模型测试方法――拖曳模噪声测试技术。利用拖曳模在背景噪声较低的试验环境中进行潜艇水动力噪声测试研究是一种有效的试验研究手段,该方法利用时频分析法将测试所得具有时间通过特性的时域信号映射至时间-频率域,从而凸现信号的频率成分在时间上的变化规律,籍此识别出水动力噪声并对其加以研究。利用拖曳模测试噪声有其突出特点,包括流场模拟真实可靠、测试方案灵活、可有效地识别各噪声源、便于研究低频噪声等,是对传统水动力噪声测试方法的一个有益的补充。本论文利用这套试验方法研究了某水面舰船模型的水动力噪声特性。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:U674.70;TB56

手机知网App
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 蒋爱华;张志谊;章艺;华宏星;;离心泵噪声研究的综述和展望[J];振动与冲击;2011年02期
2 张芳麟;陈永龙;;四柱液压机工作油缸漏油的分析与探讨[J];液压与气动;2012年09期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王超;螺旋桨水动力性能、空泡及噪声性能的数值预报研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王勇;离心泵空化及其诱导振动噪声研究[D];江苏大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 毕毅,王波,李和平;水下自航模型无线长波遥控系统[J];船舶工程;2002年06期
2 王波,毕毅,李和平;水声式自航模运动轨迹实时测量系统[J];船舶工程;2003年02期
3 何谟钦,王锡良,陈克勤,缪弋,沈泓萃;潜艇遥控自航模螺旋桨噪声测量分析方法[J];船舶力学;2001年01期
4 俞孟萨;吴有生;庞业珍;;国外舰船水动力噪声研究进展概述[J];船舶力学;2007年01期
5 蔡荣泉;船舶计算流体力学的发展与应用[J];船舶;2002年04期
6 王波;毕毅;李和平;;潜艇自航模水下长波遥控系统[J];海军工程大学学报;2007年02期
7 林立,俞孟萨,伏同先;国外水面舰艇声隐身设计及控制技术概况[J];舰船科学技术;2005年02期
8 周连第;船舶与海洋工程计算流体力学的研究进展与应用[J];空气动力学学报;1998年01期
9 李福新,石秀华,张宇文,施仲庆;回转体流噪声相似律的实验研究[J];流体力学实验与测量;1999年04期
10 李勇,刘志友,安亦然;介绍计算流体力学通用软件——Fluent[J];水动力学研究与进展(A辑);2001年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 汪斌;李永乐;郝超;欧阳韦;;大跨度连续刚构桥钝化主梁气动特性数值分析[J];四川建筑科学研究;2008年05期
2 李永乐;任红全;赵彤;安伟胜;;大跨度城市轨道交通斜拉桥主梁气动特性CFD研究[J];四川建筑科学研究;2011年04期
3 何宝安;张云清;宓永宁;王再兴;王璞东;;富尔江尾水渠跌水坎的噪声模拟试验研究[J];安徽农业科学;2006年01期
4 郭业才;均匀脉动柱面声源阵高频辐射远声场特性的研究[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2000年01期
5 杨春龙;亢淑梅;李成威;刘守杰;;变幅杆式超声波声场分布测量[J];辽宁科技大学学报;2011年01期
6 王晓瑾;;湿式除尘脱硫装置内分散相运动轨迹的数值模拟[J];安阳师范学院学报;2006年02期
7 冷护基,潘紫微,王启平;液态沥青料位传感器的研究[J];兵工自动化;2002年03期
8 杜奎;程广利;;基于艇载设备的潜艇噪声监测方法[J];兵工自动化;2010年02期
9 徐春广,王信义;液体声发射传感器波动特性理论研究[J];兵工学报;1998年03期
10 蔡宗义;赵俊渭;李家武;郭艳;许学忠;唐玉志;董永峰;;基于质点振速测量的低空目标定向算法研究[J];兵工学报;2007年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张明敏;卢建斌;席泽敏;;波动声场中的远场条件[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
2 黎雪刚;杨坤德;;回转体流噪声的数值计算与特性分析[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
3 靳建嘉;陈洪娟;王文芝;张虎;;基于亥姆霍兹积分法的低频换能器校准方法研究[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
4 周益明;王佳麟;翁汝莲;;一种利用宽带扫频测量透声窗最佳厚度的方法[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
5 徐全军;陈威;秦军;李裕春;孔福利;;封闭式聚能装药爆炸噪声控制填充材料影响研究[A];第九届全国冲击动力学学术会议论文集(下册)[C];2009年
6 吴兰鹰;王艳林;王自东;;90°弯头优化结构耦合特性分析[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年
7 王艳林;吴兰鹰;王自东;;90°弯头优化结构流体噪声特性研究[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年
8 俞孟萨;;舰船声呐罩的随机声弹性理论模型[A];第十一届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2007年
9 李东升;俞孟萨;;夹芯透声窗的透声特性研究[A];第十一届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2007年
10 王斌;陈明;范军;;Kirchhoff近似预报辐射声场的低频适用性[A];第十一届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 邓锐;阻流板对双体船水动力性能影响的数值研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 沈海龙;船体与节能附体及螺旋桨的非定常干扰研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 王超;螺旋桨水动力性能、空泡及噪声性能的数值预报研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 姜恒;多尺度结构功能材料在水下声隐身中的应用基础研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 李关防;模态域信号处理在水声中的应用[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 张之猛;水声信号处理中的盲解卷积技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 胡鹏涛;浅海中声能量分布的不均匀性对潜艇辐射噪声测量的影响研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 吕云飞;甚低频矢量水听器潜标探测系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 曹宇;利用遗传算法对声障板优化设计的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 张海刚;浅海甚低频声传播建模与规律研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴定柱;多孔质气体静压止推轴承关键技术研究[D];中国工程物理研究院;2010年
2 谷骁勇;基于ANSYS的离心压缩机主要零件建模和受力分析[D];郑州大学;2010年
3 何文翔;矢量传感器多普勒定位研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 刘广山;流量周期性变化流场数值分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 谭学者;水下低频隔声特性理论与实验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 李婷;浅海表面噪声矢量场时空相关特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 王思研;变形鳍在低航速下升力建模与控制策略研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 刘肖宇;基于CCD的光学水下声源探测方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 何旭东;水声材料反射系数自由场宽带测试技术[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 白云;噪声测量中矢量水听器被动合成孔径声纳方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李晓宏,刘克,乔五之,冯涛;离心泵水动力学噪声参数测控系统的设计与分析[J];北京工商大学学报(自然科学版);2005年01期
2 吴仁荣;;加装前置导翼降低叶轮入口处流体噪声[J];船舶工程;2006年01期
3 汤渭霖;螺旋桨涡旋噪声预报[J];船舶力学;1999年02期
4 谭廷寿;螺旋桨面元法数值库塔条件的改进[J];船舶力学;2000年02期
5 刘应中,张怀新,李谊乐,缪国平;21世纪的船舶性能计算和RANS方程[J];船舶力学;2001年05期
6 刘晓宙,缪国平,唐春权,余志新,刘应中;粘性流体通过二维振荡圆柱的声辐射研究[J];船舶力学;2002年04期
7 孙红星,朱锡清;螺旋桨离散谱噪声计算研究[J];船舶力学;2003年04期
8 张志荣,李百齐,赵峰;螺旋桨/船体粘性流场的整体数值求解[J];船舶力学;2004年05期
9 蔡荣泉;陈凤明;冯学梅;;使用Fluent软件的螺旋桨敞水性能计算分析[J];船舶力学;2006年05期
10 张楠;沈泓萃;姚惠之;;阻力和流场的CFD不确定度分析探讨[J];船舶力学;2008年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 王金宝;冯雪梅;熊小青;邹晓勇;蔡荣泉;;关于CFD应用性研究的一些认识和情况[A];2004年船舶水动力学学术会议论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 解学参;吊舱推进器推进及空泡性能的数值模拟[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 胡安康;沪东(HD)型船舶螺旋桨的研究与开发[D];哈尔滨工程大学;2002年
3 熊鹰;非均匀流中螺旋桨空泡及脉动压力的数值和试验研究[D];武汉理工大学;2002年
4 谭廷寿;非均匀流场中螺旋桨性能预报和理论设计研究[D];武汉理工大学;2003年
5 徐朝晖;高速离心泵内全流道三维流动及其流体诱发压力脉动研究[D];清华大学;2004年
6 杨庆;空化初生机理及比尺效应研究[D];四川大学;2005年
7 郭鹏程;水力机械内部复杂流动的数值研究与性能预测[D];西安理工大学;2006年
8 胡健;螺旋桨空泡性能及低噪声螺旋桨设计研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
9 王兰;超燃冲压发动机整机非结构网格并行数值模拟研究[D];中国空气动力研究与发展中心;2007年
10 倪永燕;离心泵非定常湍流场计算及流体诱导振动研究[D];江苏大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 叶建平;离心泵振动噪声分析及声优化设计研究[D];武汉理工大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 李迎春;;水泵机组降噪技术在实践中的应用研究[J];河北农机;2012年03期
2 刘厚林;王勇;袁寿其;谈明高;;叶轮出口宽度对离心泵流动诱导振动噪声的影响[J];华中科技大学学报(自然科学版);2012年01期
3 王勇;刘厚林;刘东喜;王健;吴贤芳;;叶片包角对离心泵流动诱导振动噪声的影响[J];农业工程学报;2013年01期
4 吴登昊;袁寿其;任芸;张金凤;;管道泵不稳定压力及振动特性研究[J];农业工程学报;2013年04期
5 张浩;冯涛;刘碧龙;刘克;;离心泵流噪声实验研究[J];噪声与振动控制;2013年01期
6 赵威;柯兵;李奇;张咏鸥;;水泵内部流动诱导噪声的预测[J];中国水运(下半月);2013年02期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 蒋爱华;流体激励诱发离心泵基座振动的研究[D];上海交通大学;2012年
2 王勇;离心泵空化及其诱导振动噪声研究[D];江苏大学;2011年
3 何苗;一体化节能推进装置的构型设计及水动力性能预报[D];哈尔滨工程大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 梁鹏飞;船舶尾流流速分布及其作用下抛石基床块石稳定性计算方法研究[D];天津大学;2012年
2 宫健;可调螺距螺旋桨水动力性能的数值分析[D];大连理工大学;2011年
3 付颐鑫;船舶螺旋桨敞水性能CFD模拟[D];大连海事大学;2012年
4 李超;渔船导管螺旋桨水动力性能研究[D];浙江海洋学院;2012年
5 王同苏;深海无人潜器高效推进器的设计研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
6 刘洋浩;两种不同优化算法在螺旋桨设计中的应用和比较[D];哈尔滨工程大学;2012年
7 曹普孙;水翼、螺旋桨空泡性能数值预报研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
8 丛志明;H型和螺旋型固定偏角水轮机性能研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 俞孟萨,叶剑平,吴有生,吕世金;船舶声呐部位自噪声的预报方法及其控制技术[J];船舶力学;2002年05期
2 赵峰,周连第,任安禄;通用三维分块贴体网格的耦合生成方法[J];水动力学研究与进展(A辑);1994年04期
3 高秋新,周连第;用三维不定常RANS方程求解船尾绕流[J];水动力学研究与进展(A辑);1994年04期
4 朱锡清,唐登海,孙红星,何凌,何谟钦,姚惠之;船舶螺旋桨低频噪声研究[J];水动力学研究与进展(A辑);2000年01期
5 赵峰,周连第;潜艇含指挥台附体区域周围粘性流场的多块耦合计算[J];水动力学研究与进展(A辑);1996年04期
6 石秀华,宋保维,包云平;条纹薄膜减小湍流阻力的试验研究[J];水动力学研究与进展(A辑);1996年05期
7 张敬东,何祚镛;有限元+边界元——修正的模态分解法预报水下旋转薄壳的振动和声辐射[J];声学学报;1990年01期
8 朱锡清,吴武生;水下高速航行体对转螺旋桨线谱噪声预报研究[J];声学学报;1998年02期
9 葛辉良,何祚镛,袁文俊;大面积高分子压电薄膜水听器对湍流边界层压力起伏的自噪声响应[J];声学学报;1999年02期
10 李福新,张宇文,石秀华;回转体流噪声──边界层转捩区的声辐射[J];声学学报;1999年05期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄晓艳;刘波;李雪;;钛合金在舰船上的应用[J];南方金属;2005年06期
2 徐世昌,齐力杰,王光辉;潜艇大攻角非稳定运动时的水动力计算方法[J];青岛大学学报(自然科学版);2004年01期
3 田武;前景灿烂的全电舰船[J];海洋世界;2003年09期
4 金鑫,马晖扬;三角翼前缘脱体涡和尾涡的卷起及其相互作用[J];空气动力学学报;1991年03期
5 易家康;组合式自动潜艇开拓深海探险之路[J];航海;2004年02期
6 崔维成,刘水庚,顾继红,刘志宇,廖又明;国外潜艇设计和性能研究的一些新动态[J];船舶力学;2000年02期
7 杨昕;高速战舰不是梦[J];当代海军;1999年03期
8 林小平;刘祖源;;基于NURBS的潜艇型线生成[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2005年06期
9 ;舰船简讯[J];现代舰船;2004年09期
10 熊凯军,浦金云,黄浩兵;潜艇模块化的生命力设计研究[J];船舶;2005年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 匡晓峰;缪泉明;程明道;;潜艇近海底航行水动力数值计算研究[A];2004年船舶水动力学学术会议论文集[C];2004年
2 ;发展先进舰船材料技术势在必行[A];纪念中国造船工程学会成立六十周年——中国船舶工业发展论坛论文集[C];2003年
3 潘子英;吴宝山;沈泓萃;;潜艇主体操纵性水动力数值预报研究[A];2004年船舶水动力学学术会议论文集[C];2004年
4 ;前言[A];第十一届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2007年
5 伏同先;;舰船声隐身技术需求分析[A];第十届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2005年
6 余珍;;潜艇噪声测量辅助目标定位新技术研究[A];水下噪声学术论文选集(1985-2005)[C];2005年
7 张方良;;江南人圆了潜艇梦[A];中国造船工程学会2005《中国船舶工业发展论坛》船史分会场纪念江南造船厂建厂140周年学术报告会论文集[C];2005年
8 刘宁;王三德;尹文茂;;潜艇上方近场水下辐射噪声的双峰特性研究[A];第十一届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2007年
9 蔡烽;侯建军;万林;石爱国;杨宝璋;;风浪联合作用下舰船完整稳性的三种评估方法[A];1995-2009航海技术论文选集(第1集)[C];2010年
10 王立群;;燃气轮机的状况监控技术[A];第十届全国设备监测与诊断技术学术会议论文集[C];2000年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 特约记者 林一平;新型潜艇救援舰船[N];中国船舶报;2001年
2 敖海涛 汪鲁迅 刘迎军 本报特约记者 曹金平;马伟明:中国潜艇“心脏”设计者[N];中国国防报;2010年
3 李鹏;日媒体为何爱拿中国潜艇说事[N];中国国防报;2008年
4 本报特约记者 李根成;海上救潜艇[N];中国国防报;2010年
5 本报记者 高艾苏 孙兆秋 本报特约记者 许森;潜艇驶入信息化战场[N];解放军报;2004年
6 本报特约撰稿 章名岂;日本要加强监视中朝潜艇[N];中国国防报;2010年
7 欧阳言非美国《华盛顿观察》周刊;台当局拟自建柴电潜艇[N];世界报;2009年
8 罗山爱;台湾老牌潜艇惊现裂痕!?[N];中国国防报;2009年
9 罗山爱;多国竞相瞄准袖珍潜艇?[N];中国国防报;2010年
10 姜夕辉 整理;潜艇诞生史话[N];解放军报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 高霄鹏;舰艇水动力噪声的数值分析与拖曳模测试技术研究[D];上海交通大学;2007年
2 熊瑛;基于智能控制的潜艇操纵运动仿真研究[D];中国舰船研究院;2011年
3 王毓顺;潜艇近水面空间运动联合控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2001年
4 孙珠峰;舰艇CGF协同反潜技术研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
5 侯建军;舰船摇荡混沌动力学分析及其时域预报研究[D];大连海事大学;2010年
6 许永平;潜艇装备作战使用性能双域稳健优化方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
7 李刚;穿梭潜器水动力特性的数值模拟和试验研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
8 卢剑伟;基于噪声控制的弹性连杆机构结构—控制一体化设计研究[D];西北工业大学;2002年
9 吕俊复;超临界循环流化床锅炉水冷壁热负荷及水动力研究[D];清华大学;2005年
10 黎胜;水下结构声辐射和声传输的数值分析及主动控制模拟研究[D];大连理工大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘军伟;基于战争设计工程的潜艇规避搜索策略研究[D];国防科学技术大学;2010年
2 刘成刚;潜艇附加质量计算及其水中振动特性研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
3 胡雪明;辽东湾水质数值模拟及富营养化状况分析[D];大连理工大学;2007年
4 温洪涌;海岸泥沙输移的数值模拟及其应用[D];大连理工大学;2008年
5 常赛;潜艇近水面航行控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
6 李凌;粘性流中水波与浮式结构物相互作用的数值模拟研究[D];上海交通大学;2007年
7 王俊超;黄河口潮坪沉积物对水动力作用的响应研究[D];中国海洋大学;2004年
8 唐晓光;船舶操纵预报的神经网络方法[D];武汉理工大学;2002年
9 周其健;生物活动和水动力作用导致黄河口沉积物非均匀化研究[D];中国海洋大学;2005年
10 肖乃尧;河道型水库支流库湾富营养化模型研究及应用[D];河海大学;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026