水下航行器水动力噪声分离预报与研究

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近年来,声隐蔽性,作为水下航行器的重要性能指标,受到广泛关注。水下航行器噪声主要包括机械噪声和水动力噪声,是其隐藏性能的致命弱点。许多学者对水下航行器的机械噪声进行了研究,清楚地认识和了解其产生机理、传播和辐射性能等,并提出了许多有效的减震降噪的措施。然而,水下航行器的水动力噪声,包括流噪声和流激振动噪声,一直缺乏研究。本文对水下航行器水动力噪声进行了分离预报与研究,内容具体如下:  首先,根据噪声类别和水下航行器的主要结构,将水动力噪声分类为壳体流噪声、壳体流激振动噪声、螺旋桨流噪声、螺旋桨流激振动噪声,并介绍了文中噪声的预报方法,且对其进行了验证,探讨了外流域截断对噪声预报的影响。  其次,对壳体和螺旋桨三维流场进行了大涡模拟,然后利用 Lighthill声类比法对各类水动力噪声进行了分离预报,研究各类噪声沿轴向和横向的变化特性、辐射指向性及辐射声能量特性等。研究表明:各类噪声辐射规律在横向均关于水下航行器有着很好的对称性,且横向声能量要高于轴向,并随偏离航行器距离增大而减小;各类噪声的主要声能量依次分布在尾部翼板附近区域、水下航行器中部区域、螺旋桨附近区域、航行器前半部分区域;噪声声能量均随航速增大而增大,除了壳体流激振动噪声与航速呈三次关系,其他均与航速呈二次关系;适当增加航行器结构厚度可以降低航行器流激振动噪声。  最后,基于各类噪声,从总体上对水动力噪声进行了综合分析与研究。在低航速时壳体水动力噪声为主要,随着航速的增大,螺旋桨水动力噪声则成为主要;总体水动力噪声能量随航速增大而增大,并与航速呈二次关系。本文得到的规律,将为水下航行器减振降噪的设计提供详细的指导依据。
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