潜艇流水孔流噪声特性研究

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1、潜艇流水孔流噪声特性研究第28卷第7期计算机仿真2011年7月文章编号:1006—9348(2011)07—0057—06潜艇流水孑L流噪声特性研究孟牛，张宇文,王艳峰(西北工业大学航海学院，陕西西安710072)摘要:潜艇流水孔流场产生流噪声，影响隐身性，威胁潜艇的生存安全.针对降噪问题,为了研究潜艇流水孔参数对艇体流噪声特性的影响.提出了流水孔形状，尺寸，数量以及流速对流噪声特性的影响建模•根据大涡仿真(LES),Lighthill理论和FW-H方程对流水孔三维模型进行数值计算，结果表明，流水孔参数的改变会直接影响流噪声的水平•比较四种形状流水孔流噪声以正方形

2、流水孔最低，随后依次为圆形，菱形，长方形.随着流水孔尺寸的增大,流噪声变化趋势为先增大后减小，存在一个声压级峰值.流噪声与流水孔数量的关系呈现正比例关系.以上结果可为潜艇流水孔的降噪设计提供参考.关键词:数值仿真;大涡仿真;流噪声;流水孔中图分类号:TN911文献标识码:BFlowNoisePropertiesAnalysisofWaterHoleonSubmarineMENGSheng,ZHANGYu-wen,WANGYan-feng(CollegeofMarine^NorthwesternPolytechnicalUniversity^Xi^nShanxi?1

3、0072,China)ABSTRACT:Inordertostudytheinfluenceofthewaterholeinsubmarineonthecharacteristicsofflownoiseofhulhbasedonthelargeeddysimulation(LES)4heoryofLighthillandFW-Hequation,thethree一dimensionalwa?terholemodelWasnumericallysimulated.Bychangingtheshape,size,numberandvelocity.theinflue

4、nceofitsflownoisepropertieswasexplored.ResultshadshownthatthechangeofwaterholeparameterswoulddirectlyaffectthelevelofflownoiseJnthefourkindsofwaterholes.theshapeofsquareownedtheleastflownoise,followedbyround,diamondandrectangular・AsthewaterholesizeincTeased,theflownoiseciKvefirstlyinc

5、reasedandthende一creased,andthereWasapeakofsoundpressureleveLAsthewaterholeincreased^thelevelofflownoiseincreased-A11ofthesecouldprovidereferencefornoisereductiondesignofwaterhole.KEYWORDS:Numericalsimulation;Largeedaysimulation;Flownoise;Waterhole1引言潜艇流水孔是指开设在潜艇非耐压非水密结构上，用于潜艇上浮下潜时供液体自

6、由进出的开口•由于流体流经流水孔时，流场中的非定常性会产牛各种尺度的旋涡及湍流引发的脉动，作用于艇体外表面导致压力波动，破坏表面湍流附面层内的流动进而形成流噪声，其对潜艇航行隐身性能产生一定的影响L1J，降低了潜艇的隐蔽性，威胁潜艇的生存.中国船舶科学研究中心张楠_2J,沈泓萃等针对潜艇流水孔结构精确仿真了流水孔的内外流场特性•上海交通大学付慧萍等人采用美国国防高等研究计划署DARPA的潜艇模型SUBOFF作为研究对象，研究了大涡仿真方法在潜艇流动噪声数值计算屮的作用.张楠等人的研究结果侧重于单一形式流水孔内外流动特性的差异,而没有探讨多流水孔工况下特性.付慧萍等

7、人的结论为潜艇流噪声的研究提供了很好基金项目:(9140AI4020507HK03)收稿日期：2010—06一01修回日期:2010—07—12的预报方法，但是其研究重点侧重于潜艇外流场绕流特性，而对于内外流场之间流体交换问题却没有涉及.木文基于Fluent软件平台,利用大涡仿真技术计算潜艇流噪声的优势，对潜艇流水孔三维结构模型进行数值仿真，准确仿真了流水孔内外流场交换问题，通过对流水孔的数量，形状，尺寸以及流动速度做变工况处理，分析了流水孔参数改变对潜艇流噪声水平的影响，获得了一定的流水孔流噪声特性规律.2控制方法2.1LES基本思想及方程大涡仿真(LES)的基

8、本思想是运