湍流邊界層脈動壓力激勵潛艇模型振動聲輻射.pdf

1、潛艇的工作環(huán)境非常復(fù)雜，特別是在高速航行時，易于受到結(jié)構(gòu)表面湍流邊界層隨機(jī)脈動壓力的作用，這種作用力會引起結(jié)構(gòu)的隨機(jī)振動以及遠(yuǎn)場聲輻射，潛艇與普通艦船有很大的區(qū)別，一旦暴露后果很嚴(yán)重。因此，必須在設(shè)計的早期階段就考慮如何有效地降低噪聲，對結(jié)構(gòu)的振動和噪聲進(jìn)行預(yù)報具有重要意義。本文利用數(shù)值方法分析湍流邊界層脈動壓力作用下潛艇模型的振動和輻射噪聲，完成的工作主要包括以下內(nèi)容:
　　利用計算流體力學(xué)軟件FLUENT模擬潛艇模型周圍流場，

2、計算模型表面湍流邊界層脈動壓力，通過傅里葉變換將脈動壓力信息從時域轉(zhuǎn)換到頻域，求其自功率譜密度，并作為輸入計算潛艇模型的振動響應(yīng)。
　　求得湍流邊界層脈動壓力自功率譜密度后，利用虛擬激勵法將平穩(wěn)隨機(jī)振動過程轉(zhuǎn)化為確定性的時間歷程過程進(jìn)行分析，并結(jié)合有限元與邊界元軟件，分析潛艇結(jié)構(gòu)在湍流脈動壓力作用下的隨機(jī)振動。
　　基于有限元法和流固耦合理論計算潛艇模型在水中的振動，介紹了有跟元的基本方程和流固耦合運(yùn)動方程，主要通過有限元軟

3、件ANSYS建立結(jié)構(gòu)和流場的有限元模型，分析結(jié)構(gòu)在水中的固有頻率和振型以及在湍流邊界層脈動壓力作用下的振動響應(yīng)。
　　基于邊界元法計算結(jié)構(gòu)振動的聲輻射，首先基于聲學(xué)邊界積分方程，求出結(jié)構(gòu)上任意一點(diǎn)的輻射聲壓、輻射聲功率及場內(nèi)任意點(diǎn)的聲壓，主要通過邊界元軟件Virtual.LabAcoustics實(shí)現(xiàn)。
　　數(shù)值計算結(jié)果符合水動力噪聲的基本規(guī)律，航速增加一倍，水動力噪聲增加18-21dB，即輻射聲功率與航速的6-7次方成正比。