螺旋桨非空泡噪声数值计算方法研究.pdf

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1、第38卷第5期舰船科学技术Vol.38,No.52016年5月SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYMay,2016螺旋桨非空泡噪声数值计算方法研究张成，张大海，魏强(中国舰船研究设计中心，湖北武汉430064)摘要:通过合理的区域划分，分别建立螺旋桨流场计算域与声学计算域，通过大涡模拟求解螺旋桨流场压力信息。利用Light-Hill声类比理论对流场压力进行变换，得到螺旋桨旋转域的面声源与体声源，由此计算整个研究域的噪声分布情况，并对螺旋桨非空泡噪声的指向性进行分析。利用试验值对计算精度进行验证，计算值与试验值对比结果表明，计算方法对螺旋桨非空泡噪声具有较高

2、的预报精度。关键词：螺旋桨；非空泡噪声；声类比；指向性中图分类号：U664.113文献标识码：A文章编号：1672–7619(2016)05–0021–05doi：10.3404/j.issn.1672–7619.2016.05.005Numericsimulationofnon-cavatationpropellernoiseZHANGCheng,ZHANGDahai,WEIQiang(ChinaShipDevelopmentandDesignCenter,Wuhan430064,China)Abstract:Non-cavitationnoiseofproperl

3、lerisnumericallyinvestigated.Themainpurposeistoanalyzenon-cavitationnoiseinvariousoperatingconditionswithdiferentcongurations.Thetechnologyroadmapofthisresearchasfollow.TheFirststepisestablishmentofflowingandacousticmodel.Thesecondstepiscaculatingtheflowfieldinformation.Thethirdstepisto

4、gettheproperllerinformationofstresstensorandvelocitybyICFDsoftware,getthetime-domainacousticinformationoftheproperllerequi-acousticsourcebyLight-Hilltheory,getthefrequencyinformationofproperllerequi-acousticsourcebyFFT.Thefourthstepiscalculationthethree-dimensionalcontouroftheacousticmo

5、delandthefrequencyspectrumofdifferenttestfieldpoint.Thelaststepiscomparingtheresultsofthecalculationandmodeltest.Keywords:properller；non-cavitationnoise；acousticanalogy；directivity0引言工程应用难度较大。随着CFD技术的发展，可使用数值方法来计算船船舶辐射噪声主要由螺旋桨噪声、机械噪声、水体表面的外部流场[9–10]。然后根据Lighthill的声类比动力噪声组成。在这三大噪声源中，螺旋桨噪

6、声占很理论把声场计算与流场计算结合在一起，通过求解流大的比例[1–3]。朱锡清等[4]研究了利用湍流谱和FW-H场信息进而求解流噪声。本文主要对螺旋桨的非空泡方程获得低频宽带噪声级的方法，但必需已知湍流场噪声进行数值计算研究，以大涡模拟（LES）理论计中脉动均方值与湍流相关长度，使得该预报方法具有算获取螺旋桨旋转过程中形成的湍流脉动信息，然后较大局限性。熊鹰等[5–7]通过采用面元法计算非定常将其流场可导入Actran进行声场计算。并通过相关的力，用力与声级的关系换算出低频离散谱噪声，求解试验数据验证该数值计算方法的计算精度。螺旋桨随机连续力，换算出低频连续谱噪声，用

7、模型试验方法外推得到高频谱形成了螺旋桨噪声预报方1基本理论法，该方法很大程度上依赖于模型试验和相关输入参数选取。王永生等[8]通过建立实尺度“船-桨”系统数本文螺旋桨噪声数值模拟的基础理论是莱特希尔值模型，结合CFD软件与Virtual-lab，对螺旋桨噪声（Lighthill）提出的声类比理论，Lighthill首次将声场进行了研究但该方法需要计算资源和计算周期过大，计算与流场计算结合在一起，通过求解流场信息进而收稿日期:2015–05–22；修回日期:2015–12–23作者简介:张成(1987–)，男，硕士研究生，工程师，研究方向振动冲击与噪声