【摘 要】
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声隐性作为水下航行体的一个重点关注特性,保证航行体的隐蔽性是现阶段的研究热点,水动力噪声作为较高航速下的主导噪声,其中包含流噪声与流激噪声,流噪声主要是由壳体外部的湍流边界层扰动和壁面脉动压力所引起的噪声组成。在此基础上,将壳体与流体间相互耦合作用产生的结构振动噪声相叠加就是流激噪声。随着航速的不断提升,流激噪声在水动力噪声中的贡献率不断上升,因此本文基于水下圆柱壳体模型对流激噪声展开充分的研究。
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声隐性作为水下航行体的一个重点关注特性,保证航行体的隐蔽性是现阶段的研究热点,水动力噪声作为较高航速下的主导噪声,其中包含流噪声与流激噪声,流噪声主要是由壳体外部的湍流边界层扰动和壁面脉动压力所引起的噪声组成。在此基础上,将壳体与流体间相互耦合作用产生的结构振动噪声相叠加就是流激噪声。随着航速的不断提升,流激噪声在水动力噪声中的贡献率不断上升,因此本文基于水下圆柱壳体模型对流激噪声展开充分的研究。首先,本文对流噪声及流激噪声的现阶段研究进行了总结,通过对比了美国SUBOFF潜艇模型以及“大青花鱼”模型试验值与仿真解,验证了以定常绕流场作为基础和大涡模拟方法求解绕流场的可行性。并且通过对比壳体振动位移、压力大小和流激噪声数值大小验证了双向流固耦合获取流场信息的精确性。其次,通过边界元法对流噪声进行了计算,同时对基于双向流固耦合下的流激噪声进行了声学分析。通过对比流噪声与流激噪声在X、Y、Z三个方向上的声压值变化情况,能够得出流激噪声的数值在相同频率下会大于流噪声;二者都会随着距离的增大,由于能量的耗散导致声压数值不断减小,其中在近场区域的衰减速率要高于远场区域。然后,对影响流激噪声的主要因素进行了分析,在不同距离下,对比了来流速度、壳体材料特性以及壳体厚度三种不同工况的流激噪声声压数值。其结果表明,在增大来流速度条件下流激噪声会不断增大;在改变壳体厚度以及材料条件下,会通过改变壳体刚度等固有属性来影响流激噪声数值大小。最后,本文在仿真基础上,通过设计拖曳实验,验证了采用双向流固耦合更能精准的获取真实水声环境,同时选取合适的减振降噪方式可以有效抑制流激噪声。
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