水下高速小目標流激振動噪聲特性分析.pdf

1、水下高速小目標在水中高速航行時，航速一般都在幾十節(jié)以上，此時相比于機械噪聲和螺旋槳噪聲，流激振動噪聲在輻射噪聲方面貢獻較大。因此研究流激振動噪聲的特性對于增強水下高速小目標以及其發(fā)射平臺的隱蔽性具有重大影響。流激振動噪聲的產生主要是水下高速小目標航行時其外表面與水的接觸面所產生的邊界層發(fā)出的。早期對于流噪聲的理論分析是根據半數學理論推導半實驗經驗公式的基礎上發(fā)展而來。得益于有限元分析及CFD技術的發(fā)展，計算機仿真技術已經可以方便和準確的

2、對流場及聲場特性進行仿真分析。
　　本文主要內容：在理論分析的基礎上，首先根據現(xiàn)役水下高速小目標及其對比線型，設計四個不同頭部線型的結構模型，利用計算機軟件仿真技術對四個水下高速小目標模型進行模態(tài)分析、流場特性和聲場特性的仿真計算。使用SolidWorks建立四個仿真模型利用 COMSOL軟件對四個水下高速小目標模型分別進行結構振動和流固耦合振動模態(tài)分析；利用有限元分析軟件 ANSYS分別建立應用于流場特性計算的流場計算模型和應用

3、于聲場特性分析的聲場計算模型，并對其進行離散化處理；分析不同湍流模型，選擇Reynolds平均法中的兩方程模型標準k??模型，利用CFD軟件求解器FLUENT分別對三個流速下，四個不同模型的流場特性進行仿真計算；將所得流場湍流脈動壓力作為聲場分析軟件 ACTRAN的激勵源，依據 Lighthill聲類比理論對模型的流激振動噪聲進行仿真計算，從而得到不同模型、不同流速下的流激振動噪聲特性。然后加工實驗模型，在重力式低噪聲水洞中利用混響箱法

4、分別對不同模型進行輻射噪聲測量。最后將計算機仿真計算結果與水洞實驗數據進行對比分析。
　　通過對仿真計算結果的分析表明：水下高速小目標模型的流激振動噪聲隨著水流速度的增加而增大，并且模型頭部相比其他位置的湍流脈動壓力較高；在不同流速下流激振動產生聲壓級峰值的頻率點位置，只與模型本身有關，與流速無關。具有相同頭部長度的兩個模型，平頭模型的流激振動噪聲比圓頭模型的流激振動噪聲大；同是平頭的兩個模型，頭部長度較長且平端面直徑較小的模型流