湍流邊界層脈動(dòng)壓力激勵(lì)潛艇模型振動(dòng)聲輻射.pdf

1、潛艇的工作環(huán)境非常復(fù)雜，特別是在高速航行時(shí)，易于受到結(jié)構(gòu)表面湍流邊界層隨機(jī)脈動(dòng)壓力的作用，這種作用力會(huì)引起結(jié)構(gòu)的隨機(jī)振動(dòng)以及遠(yuǎn)場聲輻射，潛艇與普通艦船有很大的區(qū)別，一旦暴露后果很嚴(yán)重。因此，必須在設(shè)計(jì)的早期階段就考慮如何有效地降低噪聲，對結(jié)構(gòu)的振動(dòng)和噪聲進(jìn)行預(yù)報(bào)具有重要意義。本文利用數(shù)值方法分析湍流邊界層脈動(dòng)壓力作用下潛艇模型的振動(dòng)和輻射噪聲，完成的工作主要包括以下內(nèi)容:
　　利用計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT模擬潛艇模型周圍流場，

2、計(jì)算模型表面湍流邊界層脈動(dòng)壓力，通過傅里葉變換將脈動(dòng)壓力信息從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域，求其自功率譜密度，并作為輸入計(jì)算潛艇模型的振動(dòng)響應(yīng)。
　　求得湍流邊界層脈動(dòng)壓力自功率譜密度后，利用虛擬激勵(lì)法將平穩(wěn)隨機(jī)振動(dòng)過程轉(zhuǎn)化為確定性的時(shí)間歷程過程進(jìn)行分析，并結(jié)合有限元與邊界元軟件，分析潛艇結(jié)構(gòu)在湍流脈動(dòng)壓力作用下的隨機(jī)振動(dòng)。
　　基于有限元法和流固耦合理論計(jì)算潛艇模型在水中的振動(dòng)，介紹了有跟元的基本方程和流固耦合運(yùn)動(dòng)方程，主要通過有限元軟

3、件ANSYS建立結(jié)構(gòu)和流場的有限元模型，分析結(jié)構(gòu)在水中的固有頻率和振型以及在湍流邊界層脈動(dòng)壓力作用下的振動(dòng)響應(yīng)。
　　基于邊界元法計(jì)算結(jié)構(gòu)振動(dòng)的聲輻射，首先基于聲學(xué)邊界積分方程，求出結(jié)構(gòu)上任意一點(diǎn)的輻射聲壓、輻射聲功率及場內(nèi)任意點(diǎn)的聲壓，主要通過邊界元軟件Virtual.LabAcoustics實(shí)現(xiàn)。
　　數(shù)值計(jì)算結(jié)果符合水動(dòng)力噪聲的基本規(guī)律，航速增加一倍，水動(dòng)力噪聲增加18-21dB，即輻射聲功率與航速的6-7次方成正比。