湍流脉动压力下椭球声呐腔水动力自噪声分析.pdf

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1、第6卷第4期中国舰船研究V01．6No．4兰Q!!笙!旦堡垒i坠!!!』竺!翌璺!竺!璺!iP曼!!!璺翌堕垒竖：垫!!doi：10．3969／j．issn．1673—3185．2011．04．008湍流脉动压力下椭球声呐腔水动力A噪声分析彭华康李天匀朱翔华中科技大学船舶与海洋工程学院．湖北武汉430074摘要：运用统计能量法建立水下椭球壳形状的声呐腔模型。利用计算流体动力学软件计算不同航速下声呐罩表面湍流边界层的分离点．考虑r湍流脉动压力空间分布的不均匀性。分析航速以及不同吸声和阻尼处理方案对声呐腔水动力自噪声的影响。

2、理论评估吸声处理的结果和数值计算的结果比较吻合。研究表明：航速越大。自噪声越大；透声窗面积所占总表面积的比例越小，吸声和阻尼处理的降噪效果越明显：吸声和阻尼处理在中高频段降噪效果更好。研究结果为水下声呐腔水动力自噪声预报和控制提供了参考。关键词：统计能量分析：声呐腔；湍流脉动压力；水动力自噪声中图分类号：U661．44文献标志码：A文章编号：1673—3185(2011)04—37一06SelfNoiseofHydrodynamicComponentforEUipsoid—ShapedSonarCavityInduced

3、byTurbulentFluctuatingPressurePengHua-kangLiTian-yunZhuXiangCollegeofNavalArchitectureandOceanEngineering，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，ChinaAbstract：Anunderwaterellipsoid—shapedsonarcavitymodelwascreatedbySEAmethod．Thesepara-tionpositionof

4、turbulentboundarylayerwascalculatedwithdifferentflowspeedsbyCFDsoftware，andthespatialdistributionofnon-uniformforturbulentfluctuatingpressurewasconsidered．Thispaperana—lyzedtheinfluenceofflowspeedsanddifferentabsorptionanddampingcoatingsonthesonarflow—-in．-duceds

5、erfnoise．Theresultsoftheoreticalevaluationforabsorptioncoatingagreedwiththenumericalre-suits．Itshowsthatthegreaterflowspeedis，thegreatersonarserfnoiseis．Andthesmallerpercentagetheacousticwindowareaaccountsfor，thebetterperformancenoisereductionforabsorptionanddamp

6、-ingcoatingwill．Theresultscouldsupportthepredictionandcontrolofflow-inducednoiseforunderwatersonarcavity．Keywords：statisticalenergyanalysis；sonarcavity；turbulentfluctuatingpressure；flow-inducedselfnoise1引言声呐的探测性能与其自噪声密切相关．降低自噪声级．可以提高声呐检测信号的能力．增大声呐的工作距离。声呐罩是声呐基阵外具

7、有良好水动力性能的外罩．其作用是避免水流对声呐基阵的冲击．减小湍流、抑制空化、降低伪声对基阵的直接干扰。航行时．声呐罩表面会产生湍流边界层．一方面湍流脉动压力直接向声呐罩内辐射噪声：另一方面湍流脉动压力激励声呐罩结构振动辐射噪声。Lighthillt']深入研究了自由湍流辐射噪声．CurieC2．『1拓展了Lighthill的理论．研究了流体中有刚体结构时湍流的辐射噪声。研究表明．有结构存在的流体直接辐射噪声强度与马赫数的6次方成正比。考虑到水下结构物低马赫数运动时．湍流边界层脉动压力直接辐射噪声可以忽略不计．因收稿日期

8、：2010—07—13基金项目：国家自然科学基金资助项目(40976058)作者简介：彭华康(1984一)，男，硕士研究生。研究方向：振动与噪声控制。E-mail：penghuakang@sohu．corn李天匀(1969一)，男，教授，博士生导师。研究方向：结构力学、振动与噪声控制。E-mail：hyz801@ma