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水下突体流噪声及空化特性研究

叶梦熊  
【摘要】:水下突体周围的流场对其水动力性能有着很大的影响,由于不规则湍流、漩涡以及空泡的作用,会在角区处产生冲刷作用,对结构造成损害;产生较强的水动力噪声,诱导结构振动;空泡的溃灭会对螺旋桨叶面产生剥蚀,形成较强的辐射噪声,影响其水动力性能。因此,研究水下突体的流场特性,并在此基础上,运用数值模拟,比较精确的计算得到声场和空泡特性,对设计噪声低、阻力小及推进效率高的水下航行体具有很重要的意义。 本文主要有三部分组成,即分别对水下突体的流场、流噪声以及空泡特性进行计算研究。 在流场计算方面,选取流场比较复杂、实验资料比较充分的角区模型,运用RNGκ-ε湍流模型,在空气条件下,针对其压力、速度及流场的特性进行研究,并与实验结果相对比,探索方法的有效性。 在流场的研究基础上,基于Lighthill的声学类比理论,分别运用了FW-H声学模型和基于Lilley公式的宽带噪声源模型,对水下突体的流噪声进行数值计算,比较分析了指挥台围壳对艇体流噪声的影响,捕捉了特征点处的声压级。 运用了两种空泡模型来对空泡进行数值模拟,对轴对称回转体的空泡体积分布进行求解,验证方法的有效性,并给出了空泡特性;进一步在双空泡螺旋桨翼型研究的基础上,提出一种新的空泡翼型,运用Singhal的完全空泡模型,计算了相应条件下的空泡体积分布、升阻力特性。


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