水下航行體的水動(dòng)力噪聲在高航速下將成為主要噪聲源,嚴(yán)重破壞了水下航行體的聲隱身性能與作戰(zhàn)性能。傳統(tǒng)上控制水下航行體水動(dòng)力噪聲的方法主要為線型優(yōu)化,通過流動(dòng)控制降低水下航行體水動(dòng)力噪聲的研究較少。本文提出了基于仿生的水下航行體水動(dòng)力噪聲控制方法,仿照具有無聲運(yùn)動(dòng)能力的生物如座頭鯨,貓頭鷹等,在SUBOFF指揮臺(tái)圍殼前緣與尾緣施加鋸齒結(jié)構(gòu),進(jìn)行流動(dòng)控制,降低水下航行體的水動(dòng)力噪聲。針對(duì)傳統(tǒng)研究忽略指揮臺(tái)圍殼與艇身結(jié)合處產(chǎn)生復(fù)雜三維流動(dòng)現(xiàn)象的不足,本文以SUBOFF指揮臺(tái)圍殼-艇身模型為研究對(duì)象。對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行大渦模擬計(jì)算,提取湍流脈動(dòng)壓力,利用聲類比與有限元與無限元相結(jié)合的方法完成流激噪聲計(jì)算,全面分析了來流流經(jīng)指揮臺(tái)圍殼產(chǎn)生馬蹄渦,邊界層分離,尾渦脫落等不穩(wěn)定流動(dòng)現(xiàn)象的成因,分析了它們對(duì)流激噪聲的貢獻(xiàn)。在此基礎(chǔ)上,分析了鋸齒前緣結(jié)構(gòu)與鋸齒尾緣結(jié)構(gòu)流動(dòng)與噪聲控制的機(jī)理。發(fā)現(xiàn)鋸齒前緣結(jié)構(gòu)與尾緣結(jié)構(gòu)推遲了指揮臺(tái)圍殼表面邊界層分離,鋸齒前緣結(jié)構(gòu)削弱了馬蹄渦,鋸齒尾緣結(jié)構(gòu)加快了指揮臺(tái)圍殼尾緣處渦結(jié)構(gòu)的破碎,從而降低了指揮臺(tái)圍殼的流激噪聲。并計(jì)算了不同振幅,不同波長(zhǎng)的鋸齒結(jié)構(gòu)的流激噪聲,研究了它們的改變... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：88 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

顯示x方向作用力的無窮小運(yùn)動(dòng)流體元將牛頓第二定律應(yīng)用于流動(dòng)模型，所得到的方程為動(dòng)量方程，將牛頓第二定律應(yīng)用

xzx y xx xfxxyzpDt Du ρτττρ + + + + = ( 2 -9 ) 得到 三 個(gè)方 向 的動(dòng) 量 方程 ： zzz y zx zyx yy yzy xzx y xx xfzxyzpDt Dw fyxyzpDt Dv fxxyzpDt Du ρτττρρτττρρτττρ+ + + + = + + + + = + + + + = ( 2- 1 0 ) 以上 為 非 守恒 形 式 的納 維 - 斯托 克 斯 方程 ， 簡(jiǎn) 稱 非守 恒 形 式的 N- S 方程 。 2. 2 流場(chǎng) 數(shù)值 計(jì) 算 方法 湍流 非 直接 數(shù)值 模 擬方 法 包括 了大 渦模 擬 方法 （L E S ）、 Re y n o ld s 平均 法、 統(tǒng) 計(jì) 平 均 等 方 法 。 LE S 方 法 用 對(duì) 大 尺 度 渦 直 接 求 解 瞬 時(shí) N- S 方 程 ， 小 尺 度 渦 通 過 模 型 近 似 ；Re y n o ld s 平均 法將 瞬 時(shí)的 湍 流脈 動(dòng) 量 通 過某 種 模型 的時(shí) 均 化的 方程 體 現(xiàn)出 來， 不 直接 求 解瞬 時(shí) 的 N- S 方程 ，而 是求 解 時(shí)均 化 的 Re y n o ld s 方程 ，該 方 程簡(jiǎn) 稱 為 RA N S 。圖 2. 3 為湍流 數(shù) 值模 擬 方法 的 分 類圖 。

圖 2. 4 圓 柱脫 出 渦聲 場(chǎng) 尾部 脫 出 渦為 例 ，推 導(dǎo) 渦 旋引 起 的 聲的 強(qiáng) 度 公式 。 流狀 態(tài) 時(shí)， 渦 脫落 的 周期 可 由下 式 求得 ： DStUf = 勞 哈 爾 數(shù)， U 為來 流速 度 ， D 為物 體的 特 征長(zhǎng) 度 1S t U> >，因 此 柱 體 等效 為 線 力源 ， 在 圖 2. 4 中 ，方 向， 作 用 力 F ={0 , F,0}， F 為 作用 在 單位 柱體 ( )( )dz tFztrccryprtLL∫ ≈ 22020,4,π， 進(jìn) 一 步得 ： ( ) ( ) ( )12220*12242030,,16 1, FztFzdz drycrLL∫ ∫ Γ = τπρττ 力 表 示為 ：


本文編號(hào)：3378057