本文研究了水动力噪声机理和预报方法,主要由两部分组成:第一部分以水下湍射流为研究对象采用多种理论方法和试验测量方法研究自由湍流噪声及其预报方法;第二部分研究了湍流边界层噪声预报方法。所得相关结论可供实际参考。本文第一部分分别采用声比拟理论、Kirchhoff理论、涡声理论等理论方法研究水下射流噪声预报方法,并在混响水池中对水下湍射流噪声进行试验测量,完善理论预报方法。声比拟理论是流致噪声预报应用最广的方法,本文从气动声学中引入了Lighthill声比拟理论和Lilley声比拟理论,讨论其在水下湍流噪声预报应用中的适用性。利用波动算子的伴随算子相对简单的特点,引入伴随方程法求解Lighthill方程预报水下射流噪声。探讨了Lighthill应力张量的自相关张量模型中流场参数的频率相关性对噪声预报结果的影响。针对水介质,重新推导了Lilley声比拟理论,它能考虑源对流和声流相互作用,因而能对射流辐射噪声指向性做出更好的预测,但是其求解相对困难。文中将对水下射流噪声源对流和声流耦合作用重要性进行评估。运用算例阐释声比拟理论水下射流噪声预报方法并对相关参数做出讨论,为水下湍射流噪声预报工程应用提供方法依据和基础。Kirchhoff方法湍流噪声预报的最大优点是不需要显式的知道噪声源的属性,最大的难点在于控制面位置的选取。文中针对水下射流噪声情况,从气动噪声理论引入了的Kirchhoff噪声方法。针对控制面位置选取的难点,引入了一种通过评估控制面外非线性噪声源相对强弱评判控制面位置是否恰当的方法。通过算例阐释了Kirchhoff方法及其非线性修正方法在水下湍射流噪声预报中的应用,为其工程应用提供基础。阻碍其工程应用前景的障碍是流场的模拟需要用直接数值模(DNS)拟或大涡模拟(LES),现在仍具有较高难度。针对水下射流噪声从气动声学中引入Powell涡声理论和Howe的涡声理论。涡声理论显式的揭示了流动和声的关系,但是代价是这两种涡声方程的求解都很困难,在特殊的情况下才有近似解。用格林函数法求解了两个涡声方程,并用算例阐释了涡声理论噪声预报过程,对两种方法预报噪声声级和指向性进行了对比。水下湍射流噪声及其预报方法的研究可查文献几乎没有,从气动声学中引入的各种噪声预报方法的正确性没有校验基础。因此本文采用混响水池对水下湍射流噪声进行了试验测量,考察水下湍射流噪声频谱结构及其与喷口流动特征的关系;比较平直喷口、收缩喷口、扩张喷口射流噪声特点及区别;应用试验测量结果确定Lighthill声比拟理论中的相关未知参数,为其工程应用提供条件。文中试验测量的缺憾是混响水池测量噪声源功率级不能考察其噪声辐射指向性;由于混响水池尺寸限制,测量信号有用的下限频率偏高。本文第二部分研究了湍流边界层噪声预报中边界层脉动压力波数-频率谱模型选择问题。无论是讨论湍流边界层直接辐射噪声还是讨论其激励结构振动辐射噪声,都必须对湍流边界层脉动压力波数-频率谱进行测量和估计,文中运用算例对6种广泛应用的波数-频率谱模型在波数域和频域进行比较,讨论各模型的特点。并与试验结果进行对比。为工程应用选择适当的波数-频率谱提供基础。