水下航行体流场结构拓扑分析和流动噪声数值模拟

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水动力噪声是水下航行体的主要噪声源之一，其源于流动直接发声和流激结构振动发声两类形成机理。通过流场控制直接控制水动力声源、振源的形成，是控制水动力噪声的有效方法。以流动噪声控制为目的的流场控制，通常需要首先做出流动声源、振源辨识，即确定引起水动力噪声的声源、振源的位置和区域，及其形成机理；然后才能针对性地采用各种主被动流场控制方法，消除或减弱形成声源、振源的流动结构，从而从源头上减振降噪。
　　本文以SUBOFF潜艇模型为算例，对其AFF-2状态（艇身+围壳）下的流场、等效声源场和流体动力声场做出了精细数值模拟，即：首先应用CFD软件FLUENT，基于大涡模拟方法计算了多雷诺数下SUBOFF模型绕流场；然后应用自编的流动结构拓扑分析计算程序，对涡流场拓扑结构做出了精细显示和分析；最后应用声学软件 ACTRAN，基于CFD/CHA多步骤混合方法，计算了等效声源场和声场。
　　本文结果表明：（1）应用FLUENT和ACTRAN，能对一定几何尺度和雷诺数的水下航行体的流动声源，在一定频率范围内做出准确辨识；（2）对于工程实际中大量出现的三维、不定常复杂流动，拓扑分析是流动显示与分析、以及流动声源辨识强有力的手段，为进一步的流场控制提示了定性方案；（3）应用ACTRAN，用有限元法数值求解Lighthill方程，可以得到符合物理规律的流动声场计算结果。

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作者
张旭;
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作者单位

上海交通大学;

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授予单位上海交通大学;
学科水动力
授予学位硕士
导师姓名唐科范;
年度 2014
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类潜水船;
关键词
水下航行体; 流场结构; 拓扑分析; 数值模拟; 流动噪声;

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