声激励简单导管的声辐射特性研究

采用NASTRAN无限元技术,对简单导管受声激励的声辐射特性进行了研究,建立了导管声波模态和辐射声能量之间的直接联系,并考虑了导管半径、长度、长径比三种因素对管内声波模态、管外辐射声功率和远场声指向性的影响。研究结果表明:影响导管声波模态和辐射声功率的参数主要有两个,一是无因次波数,二是导管长径比;导管的长径比越小,总辐射声能量变小,但侧方屏蔽效应也变差,因此需综合考虑长径比变化对总辐射声能量和声指向性的影响;和导管的侧方屏蔽效应主要作用于中高频,低频时导管外的声场与入射声场基本相同。     

深海海山周围航船噪声建模与特性研究

本文以抛物方程模型为基础,结合声场的互易性,提出一种深海低频航船噪声建模方法,该方法将声源与接收点位置互换,大大降低了声场计算的运行次数和运行时间,基于该方法对深海海山周围的航船噪声进行计算和分析。研究结果表明:海山对声传播损失的影响取决于接收阵元与海山的位置关系以及海山的几何参数。由于海山的遮挡作用,海山附近航船噪声的水平指向性具有不均匀性,在有海山遮挡的方向噪声级明显低于无海山遮挡的方向,海山附近航船噪声的垂直指向性会出现多个峰值。此外,单个尖峰海山的遮挡对接收阵元处的航船噪声总级影响较小。     

深海海山周围航船噪声建模与特性研究

本文以抛物方程模型为基础,结合声场的互易性,提出一种深海低频航船噪声建模方法,该方法将声源与接收点位置互换,大大降低了声场计算的运行次数和运行时间,基于该方法对深海海山周围的航船噪声进行计算和分析.研究结果表明:海山对声传播损失的影响取决于接收阵元与海山的位置关系以及海山的几何参数.由于海山的遮挡作用,海山附近航船噪声的水平指向性具有不均匀性,在有海山遮挡的方向噪声级明显低于无海山遮挡的方向,海山附近航船噪声的垂直指向性会出现多个峰值.此外,单个尖峰海山的遮挡对接收阵元处的航船噪声总级影响较小.     

空气中噪声源激发水下声场的国外研究进程

对空气中噪声源激发水下声场的研究是在军事需求与民用需求推动下开展起来的.本文主要针对国外在该领域的研究进程进行讨论,其主要思路是以理论建模为基础,利用射线声学理论、简正波理论及波数积分等波动声学方法来建立空气中噪声源激发的水下声场模型,得到其水下声传播规律,包括指向性、传播损失及空间分布特性的理论结果.同时以实验室研究为指导,通过海上试验获取空气中噪声源激发的水下声场特性.最终形成海军武器装备.     

导管桨方位推进器无空化噪声数值预报研究

为了准确计算导管桨方位推进器水下辐射噪声,文章以非均匀进流条件下实尺度导管桨方位推进器为研究对象,采用扇声源方法结合边界元方法对导管桨方位推进器无空化噪声进行了数值预报,并分析了导管桨方位推进器不同部件噪声对总噪声的贡献。结果表明:壁面脉动压力幅值最强位置主要集中在桨叶的导边以及导管内壁面靠近桨叶叶梢的部分;径向测点声源级最大值对应的频率为叶频,轴向测点噪声在三倍叶频处声源级最大;静止部件噪声是径向测点噪声的主要贡献者,旋转部件噪声是轴向测点噪声的主要贡献者;导管桨方位推进器总噪声对应的宽带声源级指向性呈椭圆形;采用扇声源方法结合边界元方法能够预报导管桨方位推进器无空化噪声,为导管桨方位推进器的噪声性能评估提供一个新方法。     

基于声学无限元法的加筋圆柱壳声振特性研究

以无限长圆柱壳体为研究对象,基于声学无限元法利用数值计算方法对其结构外声场进行分析,对加筋圆柱壳的振动和远场水下噪声特性进行研究,讨论外壳厚度、内壳厚度、托板厚度、型材尺寸等结构参数对壳体表面振动均方加速度级及远场辐射声压级的影响。结果表明:改变外壳厚度参数对其表面振动均方加速度级及远场辐射声压级影响最大。     

泵喷推进器水动力噪声的数值预报

泵喷推进器由于其高航速时优异的噪声性能,在核潜艇上已得到广泛应用,对其水动力噪声数值计算方法进行研究具有重要意义。文中首先在利用CFD方法得到固体壁面脉动压力分布的基础上,基于边界元方法完成了静止固体壁面流噪声的计算,结合点源模型并借鉴扇声源理论完成了任意边界条件下旋转声源噪声的计算,并且噪声计算结果与试验值、文献值吻合较好;然后以某泵喷为对象分别计算了泵喷静止部件和旋转部件的水动力噪声,最后对二者声场进行叠加即得到泵喷总噪声。结果表明静止部件噪声宽带总声级在径向最高,旋转部件噪声则在轴向最高;在导叶通过频率及其谐频处,由于叶轮与导管内壁面相互作用区域脉动剧烈,使得导管成为径向测点处噪声的主要贡献者,导叶对总声场的贡献量很小。     

亥姆霍次定理在舰船空气声场中的应用

舰船噪声能够破坏舰船的隐蔽性,在舰船航行过程中存在安全隐患。在舰船制造和设计领域,如何有效降低舰船噪声是人们研究的重点和难点。随着计算机技术和数值分析技术的快速发展,利用数学建模对船舶空气声场进行分析和研究,能够有效节省船舶设计的时间成本,提高舰船建造的效率。本文对舰船空气声场产生的原因进行了深入研究,基于亥姆霍次定理对舰船空气声场进行了建模。     

基于声传递向量法的锥柱混合结构声学特性分析

为解决多工况载荷下复杂结构的计算效率问题,采用基于边界元原理的声传递向量ATV方法进行声学数值预报,与FEM/BEM方法对比表明,两种方法在整个频段的计算结果基本一致;将该方法用于求解多工况下锥柱混合结构模型的远场声学响应,讨论模型锥度及肋骨因素对声场特性的影响,得到肋骨对声场的作用要远大于锥度的影响;利用对模型的声辐射贡献量的计算结果,对模型局部面板进行阻尼处理,降低了声场的噪声峰值和平均噪声声压级。     

弹性障板下水声基阵辐射声场计算

建立了水声平面基阵在弹性障板下的声场计算模型,应用有限元软件Ansys和声学振动软件Sysnoise,采用结构有限元(FEM)和直接边界元(DBEM)相结合的方法计算得到基阵的结构模态、远场辐射指向性图和水平轴平面上的声压分布;分析了其近场声学特性和远场指向特性;建立了柔性和刚性障板下基阵辐射声场的计算模型,得到其声场分布特性,分析对比了柔性、刚性、弹性障板下水声基阵远场指向性各自的特点和彼此的差异,为水声基阵的工程设计提供参考.     

湍流入流下泵喷推进器力谱特性研究

[目的]旨在解决泵喷推进器在湍流入流作用下非定常力谱不明的问题.[方法]通过湍流生成栅格和频谱合成法相结合的方法,产生具有时间脉动和空间相干结构的湍流,然后将此种方法与模拟相结合,获得泵喷推进器非定常力的宽带谱.[结果]结果显示,所采用的计算方法能够获得泵喷推进器导管、定子和转子合理的非定常力宽带谱;泵喷推进器非定常力...     

导管参数对导管桨水动力性能的影响研究

基于CFD数值计算,计算19a导管与Ka4-70桨敞水性能。研究了导管长度,前缘形状以及导管与桨之间的间隙变化对导管桨敞水性能的影响。计算结果表明,导管能够改善螺旋桨尾流。对于导管长度,存在最优长度使得导管桨敞水性能最好。19a导管前缘形状是最优的,改变前缘形状会降低导管桨的敞水性能。当间隙在一定范围内,导管与螺旋桨之间间隙越小,敞水性能越好。非对称上下间隙对导管桨的敞水性能影响较小。     

肥大型船整流附体的性能研究

肥大型船从船舯到船艉,船体的横剖面形状及其面积变化剧烈,从而导致在桨盘面处产生"钩"状或"兔耳"状的舭涡,通过加装整流附体的方式来改善桨盘面处的伴流分布,对于螺旋桨的减震降噪、螺旋桨推进效率的提高是一种有效的措施。基于CFD技术,在准确预报了某肥大型船伴流场的基础上,参考流经桨盘面的三维流线绕船体分布的特点,分别设计了螺旋桨前置导管、补偿导管和整流鳍,预报并分析了各附体对船体尾流场的影响,分析了整流附体的工作机理,比较了工作于各附体伴流场中螺旋桨的效率。计算结果显示,加装整流附体后,桨盘面处的舭涡消失了,并且三种附体对螺旋桨的效率都有显著的提升。     

导管调距桨的定常性能预估

本文建立了一个预估导管可调螺距螺旋桨水动力性能的数值计算方法，即螺旋浆用升力面理论、导管采用面元法，通过迭代计算考虑浆和导管的相互影响。引入了一个修正的螺旋浆尾涡模型，来模拟尾涡片的扭曲变形及分离现象，对导管桨性能预估的各种影响因素分析了系统研究，并考虑了桨毂对性能的影响。对JD简易导管桨和导管调距桨（JD7704导管＋JDC三叶可调螺距螺旋浆）分别进行了计算，并与实验结果进行了比较。结果表明，本文所建立的方法可较好地预估导管桨的水性能，精度比以往有较大的提高。     

导管螺旋桨定常性能预估的基于速度势的面元法

开发了一个导管螺旋桨定常水动力性能预报的数值计算方法,其中,螺旋桨和导管均采用定常面元法,通过迭代计算考虑桨和导管的相互影响.该方法也可用于导管调距桨在不同转角时的定常性能预估.对JD7704和19a导管螺旋桨以及JD导管调距桨的计算结果表明,该方法计算精度是令人满意的.     

带定子导管螺旋桨定常和非定常性能预估的基于速度势的面元法

开发了一个带定子导管螺旋桨定常和非定常水动力性能预报的数值计算方法,该方法采用基于速度势的面元法分别处理绕对带桨毂螺旋桨、导管和定子周围的流动,并通过迭代计算处理它们之间的相互干扰影响.为简化计算,采用了诱导速度的周向平均值来考虑螺旋桨、导管和定子之间定常水动力相互干扰影响.它们之间的非定常水动力相互干扰通过时间域内迭代方法求解,然而螺旋桨泄出涡、导管泄出涡和定子泄出涡之间的非定常干扰采用了时域内简化处理,这样的简化处理既保证了计算精度,又大幅度地减少了计算时间.对于螺旋桨、导管和定子的计算程序分别依次逐个运行直至每个部分的水动力收敛.算例考核表明该数值方法的计算结果与试验数据吻合较好.     

基于重叠网格的导管桨非定常水动力性能数值模拟

为了研究特种推进器导管桨在非定常下的水动力性能,本文提出一种基于重叠网格的方法,实现了导管桨旋转过程中的非定常水动力性能仿真高精度模拟。本文通过求解RANS方程,采用湍流模型Realizableκ-ε,借助新款计算流体软件STARCCM+,应用重叠网格技术和MRF模型分别计算了导管桨在非定常与定常时的水动力性能,分析了压力流场细节,并与已有试验值进行对比,验证了采用重叠网格技术和STAR CCM+流体软件应用于导管桨非定常和定常水动力性能计算的可靠性。研究结果表明,应用重叠网格技术获得的非定常水动力性能的计算精度更高,尤其是在螺旋桨的推力和扭矩方面。     

导管剖面设计对导管螺旋桨水动力特性的影响

运用计算流体的方法对导管螺旋桨的叶梢漩涡、螺旋桨周围流场和推力特性进行计算,并且通过组合不同类型的导管对比分析了梢涡的改善方法和推力性能的优化方案.计算结果表明:调整导管螺旋桨中的导管迎角,并延长导管有助于改善导管螺旋桨梢涡的产生和改善桨毂后的尾流,有利于提高导管螺旋桨的稳定性;增大导管迎角并延长导管能够使桨叶上荷载和推力分布更加均匀;在进速系数J=0.4左右,导管螺旋桨性能更优,也更高效.本文结论有助于设计出性能优良的导管螺旋桨.     

面元法预估导管螺旋桨定常性能的一种简便方法

用基于速度势的低阶面元法建立预估导管螺旋桨定常性能的计算方法,即对导管和螺旋桨都采用面元法,在计算面元的影响系数时计入导管和螺旋桨的相互影响。将对JD简易导管桨的计算与实验结果进行比较表明,该方法可以有效地应用于导管桨的定常性能计算。     

Experimental study of controlling tip clearance flow in a pump-jet propulsor北大核心CSCD

[Objective]This paper aims to suppress the adverse effects of tip clearance flow on the hydrodynamic performance and unsteady excitation force of a pump-jet propulsor. [Method]As for the pre-swirl stator pump-jet propulsor, an annular flexible seal structure closely matched with a rotor tip ring is used to study the validity of suppressing the clearance flow on the rotor tip. The rotor thrust and torque of the propulsor are measured by keeping the shroud approximately rigidly fixed, enabling the rotor open water efficiency to be obtained. In addition, the point of cavitation inception at each design condition is observed and recorded carefully with the help of a high-power stroboscope, and the cavitation inception curves of the propulsor with/without tip clearance are obtained through calculation. Finally, tests of shaft vibration acceleration on the pump-jet propulsor with/without tip clearance are conducted under conditions of cavitation and non-cavitation in order to evaluate the effects of diminishing tip clearance. [Results]The results show that the thrust and torque of the rotor of the pump-jet propulsor with a flexible seal structure are significantly increased, which in turn renders open water efficiency significantly increased at low and medium advance coefficients, unchanged near the design point and slightly decreased at the high advance coefficient. Moreover, the cavitation performance of the pump-jet propulsor without clearance is better at a wide range of advance coefficient, 0.85 相似文献