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1、第43卷第8期上海交通大学学报Vol.43No.82009年8月JOURNALOFSHANGHAIJIAOTONGUNIVERSITYAug.2009文章编号:10062467(2009)08130705+1316大涡模拟在噪声计算中的应用傅慧萍,缪国平(上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海200240)摘要:以潜艇模型SUBOFF为研究对象,采用大涡模拟(LES)方法求解了流动的非定常解.通过与试验值、以及采用RNGk-湍流模型得到的定常结果的比较,验证了LES方法的有效性.将LES方法运用于流动噪声的数值计算,探讨了时间步长对计算结果的影响,在
2、定性研究的基础上获得了一些流动噪声的基本性质.关键词:流动噪声;大涡模拟;数值模拟中图分类号:O427.4文献标识码:AApplicationofLESMethodtoFlowNoiseCalculationFUHuiping,MIAOGuoping(SchoolofNavalArchitecture,OceanandCivilEngineering,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200240,China)Abstract:Numericalsimulationofthethreedimensionalunsteadyvi
3、scousflowfieldaroundtheSUBOFFsubmarinemodelwithsomeappendageswasresolvedwithRANSequationsandlargeeddysimulation(LES)method.ThevalidityofLESmethodwasverifiedbycomparisonofitsresultsandsomeexperimentaldata,andsomesteadyresultswithRNGktwoequationturbulencemodel.AndtheLESmethodwasappliedtot
4、heflownoisecalculation.Theeffectoftimestepsizeoncomputationalresultswasresearched.Somequalitativecharacteristicsofflownoisewerederived.Keywords:flownoise;largeeddysimulation(LES);numericalsimulation流动噪声主要由流场中的非定常性引起,这种本文采用美国国防高等研究计划署DARPA非定常性包括各种尺度的旋涡及湍流引发的脉动.(DefenseAdvancedResearchProje
5、ctsAgency)的由于流致发声的复杂性,经典声学中一些较为成熟潜艇模型SUBOFF作为研究对象,以通用计算流体的数值分析方法,如有限元法、边界元法、声源叠加力学软件FLUENT为平台,探讨了完全非定常大法等,在解决一个具体的实际工程问题时常常显得涡模拟(LargeEddySimulation,LES)方法在流动不够.事实上,目前对流噪声的研究,大多采用水洞噪声数值计算中的应用.[1][2]模型试验,或寻找模型与实物之间的相似律.近1研究对象及网格划分年来,计算流体力学(CFD)技术取得了长足发展,直接求解三维非定常黏性流场的CFD技术已经相对图1所示为SUBOFF潜
6、艇外形,附体包括指挥成熟,使得用数值方法处理流致发声问题成为可能.台、垂直尾翼以及水平尾翼.该艇模型主艇体总长为收稿日期:20080828作者简介:傅慧萍(1972),女,江西宜春人,博士,副教授.现主要从事计算流体力学研究.电话(Tel.):02162933361;Email:fuhp@sjtu.edu.cn.1308上海交通大学学报第43卷4.356m,其中前体长1.016m,平行中体为2.229涡的脉动,且若滤波参数取得足够小,则滤波后的流m,后体长为1.111m,最大直径为0.508m.指挥台动参数仍保留全部的脉动.长0.368m,上部为一外
7、凸的顶盖.4个尾翼剖面为表1所示为总阻力的计算值与试验值的对比.NACA0020翼型,对称布置于艇尾部.由表可见,在此航速下,CFD的计算结果与试验[3]值的误差均在3%以内.表1艇体阻力计算结果与试验值比较Tab.1Comparisonofcomputationalresultand图1SUBOFF潜艇外形experimentaldataofdragFig.1SUBOFFconfiguration航速/湍流总阻力/N计算误差/(m!s-1)模式计算值试验值%潜艇网格生成采用分块网格技术.考
