螺旋桨空化噪声谱模型及结构特征

为研究螺旋桨低频空化噪声线谱的结构特征,考虑了桨叶的非均匀性和空化过程的非严格周期性,改进了螺旋桨空化过程模型,用统计方法求解了空化噪声的平均功率谱.分析了典型的空化谱特征及其在舰船航行状态不稳定和存在近场干涉时的变化情况.结果表明:典型的螺旋桨低频空化噪声线谱存在能反映叶片数的成组结构;舰船航行状态不稳定时,空化过程的周期性较弱,谐波较少;声源与接收器距离较近以及双车螺旋桨是常见的近场干涉情况,此时,线谱谐波结构发生变化.航行状态不稳定及近场干涉情况下线谱谐波结构都难以反映正确的叶片数特征.     

某SUV型汽车后视镜气动噪声数值仿真

为有效降低汽车气动噪声,依据声类比思想将气动噪声计算分成流场和声场计算,采用全域与子域分步计算流场和ACTRAN计算声场相结合的方法对某SUV型汽车后视镜的3种方案的气动噪声进行数值仿真,得到车外流场与车内外的声场及声压级频谱曲线,分析流场云图和声压级频谱曲线的变化规律.结果表明:方案III的后视镜因边缘凸起改善了侧窗外流场湍流脉动压力、漩涡和声源位置分布,减少了后视镜通过侧窗传播到车内的噪声.数值仿真结果与实验测试结果吻合较好,验证了方法的正确性.该方法可优化车内声场的分布,提高司乘人员舒适性.     

低噪声对转螺旋桨的翼型—螺旋桨一体化设计方法

根据先进翼型设计方法和对转螺旋桨设计方法，研究发展了一种低噪声对转螺旋桨设计方法。该方法通过翼型设计和对转桨设计的交替应用和研究设计具有较好空化特性的先进翼型，使对转螺旋桨在具有较高效率的同时，桨叶各剖面的空化数与抗空化翼型的空化特性要求相符合，以避免或减弱叶片表面空化的发生，从而降低了桨叶的噪声。根据这一方法对某对转螺旋桨进行了设计。     

壅塞空化与射流空化噪声谱特性的实验研究

水力空化已成为一种很有潜力的水处理技术。利用水听器采集空化噪声信号,通过对比分析不同喷嘴产生的空化噪声的功率谱特性,得出壅塞空化器具有宽频高能量平台的功率谱曲线,特别适合于水动力空化处理污水和净化水等领域。     

螺旋桨空泡的数值分析

螺旋桨空泡会降低螺旋桨性能,产生空化剥蚀和噪声,从而导致船体振动.文章采用基于速度势的低阶面元法对螺旋桨水动力性能和空泡的范围及厚度进行求解,分别用Morino提出的Kutta和等压Kutta条件对压力分布进行计算,讨论了两种Kutta条件对压力分布的影响.计算了空泡产生后的压力分布,验证了在空泡表面上的压力等于水的汽化压力.对空泡起始点对空泡形状的影响进行了研究,结果表明,空泡起始点对空泡范围有很大影响,空泡起始点离导边越远,空泡范围越小.     

水下高速航行器流噪声数值仿真与分析

运用计算流体力学方法仿真计算不同头型、不同航速航行器流噪声,得到流噪声分布及随航速变化规律。通过对比分析数值仿真结果发现,航行器流噪声随航速的增加而平稳增大。在相同条件下,平头航行器流噪声总声压级略高于圆头航行器。为了更好预测高航速条件下航行器流噪声,对空化区流噪声进行了初步探索。     

基于流声耦合的调节阀空化噪声数值预测

针对工程应用中调节阀普遍出现的空化以及由其产生的噪声问题,提出基于流声场耦合法的调节阀空化噪声数值预测方法,首先选择大涡模拟和空化模型对调节阀进行瞬态流场计算,然后联合声学边界元法利用流场信息计算噪声场特征,分别数值计算一种轴流式调节阀在空化和无空化工况时的噪声。结果表明:监测点处的声压级频率响应曲线整体趋势基本一致,计算结果符合实际规律;空化工况时的声压级频率响应曲线具有较多的峰值点,而无空化则较为平稳,可作为判断调节阀是否产生空化的依据;数值计算得到的监测点处总声压级与理论预测计算的相对误差低于7.1%,证明了数值计算的准确可行性。     

海水和表面活性剂对旋转超空泡蒸发器水动力学特性影响的数值模拟研究

为了探究实际条件下海水环境和表面活性剂对旋转超空泡蒸发器(RSCE)水动力学特性和海水淡化性能的影响,通过对实验测量得到的添加表面活性剂CTAC/NaSal的海水的剪切粘度采用Carreau粘度模型进行拟合,并考虑表面张力的影响,对纯水、海水和添加表面活性剂的海水中RSCE在不同转速下的自然空化流动进行了三维定常数值模拟,结果表明相同转速下海水中RSCE形成的空泡尺寸大于纯水中形成的空泡,空化器阻力矩和蒸汽产生量也随之增大,随着转速的升高,海水与纯水工况之间的空泡尺寸、空化器阻力矩和蒸汽产生量的差距均呈减小的趋势.表面活性剂的引入可以略微增大空泡尺寸和蒸汽产生量,同时减小空化器阻力矩的粘性分量,表面活性剂对超空泡状态下RSCE的水动力学特性和海水淡化性能的影响很小.     

LES和无限元耦合方法预报螺旋桨均匀流噪声

为获取水下螺旋桨噪声数值预报的方法,通过大涡模拟(LES)和声学无限元方法耦合,对均匀流螺旋桨进行频域噪声数值预报。通过敞水性能和桨叶表面压力分布的计算结果和试验值的对比分析,证明计算方案的准确性,进而分析了螺旋桨周围流场的脉动压力,获得特征点处各阶脉动压力幅值信息。在对螺旋桨噪声性能进行分析时,从特征点的声压频谱曲线中可以获取螺旋桨各阶叶频声压级峰值信息,且可得知总声压级大小与一阶叶频(BPF)的声压值相近。同时,由声压云图的比较分析可以看出,螺旋桨均匀流噪声主要由单极子噪声和偶极子噪声组成,单极子噪声占主要部分。该方法能够较为准确的预报均匀来流下螺旋桨的水动力噪声,为实际的工程应用提供了一套可行的预测方案。     

大涡模拟-Lighthill等效声源法的空腔水动噪声预测

为了考察空腔产生的水动噪声,对气动声学理论与研究方法进行了分析,确立了大涡模拟-等效声源混合法.利用大涡模拟计算空腔非定常流动的流场结构,基于有限元/无限元法利用变分形式的Lighthill声类比方程进行声场的求解.利用该混合法考察了雷诺数为1.2×105的空腔算例频域内噪声的辐射特性,基频值的预测结果与文献基本一致,低频纯音的远场辐射具备指向性,沿上游方向辐射能量较高,高频宽带噪音的传播不具指向性.     

边界元计算内外声场耦合及流体目标声散射

为研究水下目标的耦合声散射问题,将声类比边界元技术应用于内声场、并考虑流体目标内外声场的耦合,建立了水下运动流体目标声散射的物理模型和数值方法．对于长圆柱和旋转椭球外型的流体目标,给出了几组声散射数值仿真结果,并和解析方法（变形圆柱法）的结果进行比较;比较结果的一致验证了该方法的正确性和有效性．该方法能够研究任意声波入射条件下复杂外形运动流体目标内外声场的耦合,结合结构的有限元描述,该方法将用于水下弹性结构的声耦合响应分析．     

船后桨的布局对螺旋桨水动力性能的影响

为了研究大型水面船舶船桨干扰作用对螺旋桨的水动力性能的影响,探讨船后螺旋桨的布置设计原则,以某大型四桨水面船舶为研究对象,基于RANS( Reynolds-averaged Navier-Stokes)方法,建立了船桨整体计算模型,重点研究了螺旋桨的相对纵向和横向布置位置的变化对螺旋桨水动力性能的影响.数值计算结果表明:对于四桨船舶,船后螺旋桨的水动力性能对螺旋桨的纵向位置移动不是很敏感,而对螺旋桨横向位置移动则比较敏感,应当尽量避免使同侧两螺旋桨的盘面中心横向距离小于1倍螺旋桨直径.     

横流穿孔管消声器声学及阻力特性的数值分析

横流穿孔管消声器具有较宽的消声频带和良好的消声性能,被广泛应用于汽车排气噪声控制。本文应用三维数值分析方法,研究了横流穿孔管消声器的声学及阻力特性。得出如下结论：穿孔率是影响声学和阻力损失的最重要参数;穿孔直径对声学性能影响较小但对阻力损失影响较大;膨胀腔尺寸和气流速度的改变对声学和阻力损失都产生一定的影响。     

低速流场中的声传播模拟

为了研究流噪声的产生机理,且考虑介质粘性和流场对声传播的影响,采用分解法对低速流场中的声传播进行数值模拟.基于非结构化网格,采用有限体积法对时域上低速流的声传播问题进行研究.把可压缩N-S方程分解成不可压N-S方程和声扰动方程,并采用SIMPLE算法来求解声扰动方程,吸收边界采用DRP(保持色散关系)无反射边界.对流场...     

Nearfield acoustic holography based on the equivalent source method

After the development of the NAH in the past twenty years, it has become an impor-tant tool for identifying noise source and visualizing acoustic field. The core of the NAH is the spatial transform algorithm. Since the 2-D spatial FFT method is used to realize the NAH by Williams in 1980[1], several different improved methods on the basis of the 2-D spatial FFT, such as the K-space filter method, Wiener filter method, iterative algo-rithm method and the statistically optimized NAH (S…     

附鳍吊舱推进器的水动力性能分析

为了分析鳍对吊舱推进器水动力性能的影响,用基于速度势的低阶面元法预报附鳍吊舱推进器的定常水动力性能.螺旋桨和吊舱及鳍之间的相互影响通过迭代计算来处理,螺旋桨的诱导速度及吊舱和鳍的诱导速度均进行周向平均.采用关于扰动速度势的基本积分微分方程,并采用双曲面形状的面元以消除面元间的缝隙.Newton-Raphson迭代过程被用来在桨叶随边满足压力Kutta条件.用柳泽(Yanagizawa)方法求得物体表面的速度分布.计算了无鳍、单鳍和双鳍拖式吊舱推进器的水动力性能.计算结果表明,鳍可以回收螺旋桨尾流的旋转能量,使附鳍吊舱推进器的水动力性能提高,双鳍时效率最高,单鳍次之,无鳍最低.     

螺旋桨尾涡面卷曲的数值模拟

采用涡环升力面方法分析螺旋桨水动力性能.螺旋桨尾涡面由双曲四边形面元进行离散,每个面元上布置线性偶极子分布,尾涡面卷曲形状由运动学边界条件来确定.在诱导速度计算中引入了非奇异光滑参数.尾涡面的数值模拟结果是合理的,方法是稳定的.与经验尾涡模型相比,螺旋桨敞水性能的预报精度有所提高,计算结果与试验结果吻合较好.