水下开口翼型腔和喷嘴流噪声机理研究

摘要

随着航速的不断提高，流噪声逐渐成为了影响水下航行器声隐身性能的重要因素。广义的说，所有因不稳定流动引起的辐射噪声都叫做流噪声，包括流激噪声和流体自噪声。本文分别对这两种类型的流噪声进行了研究。
　　根据日益突出的水下流噪声问题，本文找到一种能够准确、高效的预报流噪声的数值计算方法，该方法借助了计算流体动力学、声学有限元以及多种前后处理软件，建立了大涡模拟、结构有限元和Lighthill声类比理论相结合的计算方式，并通过对shell单元进行双面耦合处理，减少了板壳结构的建模、计算的工作量，这对求解水下复杂板壳结构的流激噪声具有重要意义。通过对流激薄板算例和孔穴流噪声算例的验证，认为该数值计算方法可用于研究流激噪声和流体自噪声，并对水下开口翼型腔流激噪声和喷嘴射流噪声进行了数值计算，总结了流场和声场特性及相关规律。
　　针对水下流噪声较难准确测量的问题，使用一种带有修正量的混响测量方法，该测量方法只需在混响控制区内测量出空间平均声压级，再通过修正量进行校准，就可得到水下复杂声源的辐射声功率。利用此测量方法在重力式低噪声水洞和混响箱开展了水下开口翼型腔和喷嘴流噪声的试验测量工作，试验测量结果与数值计算得到的规律一致，证明了大涡模拟、结构有限元和Lighthill声类比理论相结合的数值计算方法是一种可用于研究水下流噪声的有效手段。

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第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的研究方法和主要研究内容

第2章 流噪声数值计算基本理论

2.1 流体的分类

2.2 流体动力学的数值计算方法

2.3 Lighthill声类比理论

2.4 本章小结

第3章 水下开口翼型腔流激噪声的数值计算

3.1 数值计算流程

3.2 流激噪声的计算方法验证

3.3 水下开口翼型腔模型及开口参数

3.4 翼型腔流场的数值计算

3.5 声学计算模型及结果分析

3.6 本章小结

第4章 水下喷嘴射流噪声的数值计算与分析

4.1 水下喷嘴射流的基本特征

4.2 流体自噪声的计算方法验证

4.3 水下喷嘴射流流场的数值计算

4.4 水下喷嘴射流噪声的计算与结果分析

4.5 本章小结

第5章 水下流噪声的测量试验

5.1 混响法测量基本理论

5.2 水下开口翼型腔的试验结果与分析

5.3 水下喷嘴射流噪声的试验结果与分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢