發(fā)布時間：2017-09-29 21:13

  本文關(guān)鍵詞：水翼流致振動及聲輻射特性研究

  更多相關(guān)文章： 翼型 大渦模擬 流噪聲 二次聲 Lighthill聲學(xué)類比理論 邊界元方法

【摘要】：水動力噪聲嚴(yán)重威脅潛艇的隱蔽性,典型的如螺旋槳噪聲、附體以及操縱面等產(chǎn)生的噪聲都對潛艇水動力噪聲做出很大貢獻。在潛艇結(jié)構(gòu)中,無論是螺旋槳,還是舵、翼等操縱面,其基本剖面形式都是典型的翼型。本文即著眼于潛艇上翼型結(jié)構(gòu)的振動與聲輻射問題,本著從簡單到復(fù)雜的思想,研究以二維翼型為切入點,到結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜的三維翼型,結(jié)合計算流體力學(xué)與邊界元方法,對它們進行流噪聲和二次聲的數(shù)值仿真,研究攻角、流速對聲輻射的影響。Lighthill提出聲學(xué)類比理論后,流噪聲的研究才開始得到迅速發(fā)展。近年來,邊界元方法結(jié)合Lighthill聲學(xué)類比理論來計算流噪聲的方法得到了迅速發(fā)展。本文即采用邊界元方法對二維翼型和三維翼型聲場進行數(shù)值仿真。首先應(yīng)用大渦模擬的理論方法對翼型繞流場進行模擬,流場仿真得到壓力脈動后,將其分別作為偶極子聲源和隨機激勵力對二維翼型、三維翼型進行流噪聲和二次聲的計算。最后對三維翼型進行了水洞試驗,分析了翼型振動特性,并和理論仿真進行了對比分析。文中對各種工況下流噪聲和二次聲的計算結(jié)果進行了對比分析和歸類總結(jié)。對流速、攻角對聲場的影響進行了探討,結(jié)果表明在一定范圍內(nèi),隨流速和攻角的增大,翼型附近的聲壓值均有規(guī)律地增大。對比分析了三維翼型表面壓力脈動和聲壓值的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)它們之間存在重要的聯(lián)系,我們可以根據(jù)壓力脈動的分布預(yù)測流噪聲。此外,還對流噪聲與二次聲的關(guān)系進行了研究,發(fā)現(xiàn)二次聲主要取決于結(jié)構(gòu)的固有特性。最后還通過水洞試驗,驗證了三維翼型的振動特性。實驗結(jié)果驗證了數(shù)值仿真的準(zhǔn)確性。
【關(guān)鍵詞】：翼型 大渦模擬 流噪聲 二次聲 Lighthill聲學(xué)類比理論 邊界元方法
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U661.44;U674.76
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 研究背景及意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外流致噪聲研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.1 繞流場的數(shù)值模擬方法12-14
• 1.2.2 聲類比的發(fā)展14-16
• 1.2.3 流噪聲計算16-17
• 1.2.4 二次聲輻射計算17-18
• 1.3 本論文的主要工作內(nèi)容18-20
• 第二章 二維翼型噪聲計算20-50
• 2.1 引言20
• 2.2 湍流模型20-25
• 2.2.1 用于定常計算的標(biāo)準(zhǔn)k -e 湍流模型20-21
• 2.2.2 大渦模擬理論及控制方程21-24
• 2.2.3 邊界層參數(shù)計算24-25
• 2.3 二維翼型CFD計算25-27
• 2.4 基于邊界元法的二維翼型流噪聲計算27-40
• 2.4.1 聲學(xué)類比理論28-32
• 2.4.2 邊界元計算流噪聲理論32-34
• 2.4.3 二維翼型流噪聲的結(jié)果與分析34-40
• 2.5 二維翼型二次聲計算40-48
• 2.5.1 隨機噪聲計算理論40-42
• 2.5.2 二維翼型二次聲結(jié)果與分析42-48
• 2.6 二維翼型流噪聲與二次聲比較48
• 2.7 本章小結(jié)48-50
• 第三章 三維翼型噪聲計算50-89
• 3.1 引言50-51
• 3.2 三維翼型CFD計算51-55
• 3.2.1 計算模型及邊界條件51-53
• 3.2.2 計算結(jié)果與分析53-55
• 3.3 流噪聲計算55-69
• 3.3.1 偶極子與表面聲壓分布56-58
• 3.3.2 聲場云圖結(jié)果58-61
• 3.3.3 流噪聲沿X、Y、Z三個方向上的規(guī)律61-69
• 3.4 二次聲計算69-83
• 3.4.1 模態(tài)分析70-72
• 3.4.2 二次聲輻射計算結(jié)果與分析72-75
• 3.4.3 二次聲沿X、Y、Z三個方向上的規(guī)律75-83
• 3.5 流噪聲與二次聲結(jié)果對比分析83-88
• 3.5.1 X、Y、Z三個方向的比較84-88
• 3.6 本章小結(jié)88-89
• 第四章 三維翼型水洞實驗89-100
• 4.1 引言89
• 4.2 實驗介紹89-93
• 4.2.1 重力式水洞介紹89-90
• 4.2.2 實驗?zāi)Ｐ徒榻B90-91
• 4.2.3 實驗儀器及測試點布置91-93
• 4.3 實驗內(nèi)容與結(jié)果分析93-99
• 4.3.1 背景振動分析93-94
• 4.3.2 流致振動分析94-97
• 4.3.3 隨機激勵振動計算及結(jié)果對比97-99
• 4.4 本章小結(jié)99-100
• 第五章 總結(jié)與展望100-102
• 5.1 主要工作內(nèi)容與結(jié)論100-101
• 5.2 研究展望101-102
• 參考文獻102-106
• 致謝106-107
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文107-109

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本文編號：944243