湍流模型和网格分布对水下航行体回转水动力数值计算的影响

针对水下航行体安全操纵设计的关键环节水动力预报,用FLUENT求解不可压缩RANS方程,采用定常旋转运动坐标系,运用相对运动理论和运动叠加原理,计算RNG k-ε,可实现k-ε和SST k-ε等3种湍流模型以及不同网格分布对水下航行体做单平面回转运动所受垂向力和纵倾力矩,并与试验结果比较.结果表明在Re=11.7×106条件下,垂向力和纵倾力矩预报精度较高.该数值预报方法可行、有效,具有较好的工程实用价值.     

空腔不可压缩流动特征及其声学特性研究

空腔作为舰船表面常见结构之一,其流动特征和声学特性近年已成为学术界研究的热点。该文以长深比L/D?2的空腔为原型,改变空腔底面坡度,用数值模拟方法考察空腔形状对空腔流涡结构和声辐射特性的影响。空腔非定常水流场数值模拟采用二维大涡模拟方法,分析了空腔底面坡度对空腔时均和瞬时流动特征的影响,比较了腔中瞬时涡量变化和壁面脉动压力特性。计算结果表明,底面坡度使空腔振荡模式从剪切层模式转变为尾流模式,振荡频率减小;计算结果与空腔流动流场PIV测量结果相比较吻合良好,验证了流场计算的有效性。同时采用LES-Lighthill声类比法混合方法,比较了不同形状空腔的噪声辐射特性;结合流动特征,分析了刚性壁面空腔的噪声机理和空腔底面坡度对声场的影响。分析结果表明,空腔流激振荡发声是主要噪声源,腔体的水动力噪声以低频噪声为主,总噪声级和低频纯声辐射具有指向性,上游辐射声压级较高;底面坡度使声压级增大,对声场指向性影响不大。     

不可压缩空腔流振荡模式和声学特性研究

不可压缩空腔流的振荡模式和声学特性研究近年来成为研究的热点,而空腔的长深比(L/H)是影响空腔流振荡模式和声学特性最重要的参数之一。该文在五类不同的长深比(L/H=4:1、2:1、1:1、1:2和1:4)下,来流分别为2 m/s和4 m/s时,对比分析了空腔流的振荡模式和流动特性。另外,使用大涡模拟(LES)声类比混合方法预测不同情况下空腔的声学特性,先用LES计算所得到的空腔非定常流场建立声源项,然后使用Ffowcs Williams-Hawkings(FW-H)声类比来预测远场噪声,比较不同长深比空腔的声学特性。计算结果表明,对L/H=4:1的空腔流动,振荡模式是尾流模式;而在L/H=2:1的情况下,振荡模式是剪切层模式;当L/H减小到一定程度时,将不会发生振荡。空腔的主要噪声源是空腔流激振荡,低频下声源声压级较大;空腔的总噪声级具有指向性。