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开孔潜体流场与声场的数值模拟

张允

  本文首先以倒“T”型开孔为研究模型,以通用CFD软件FLUENT为计算平台,基于大涡模拟(Large Eddy Simulation)方法与Lighthill声学类比理论,对二维倒“T”型开孔进行了流场和声场数值模拟,深入探讨了孔腔流动的发声机理,并将计算结果与公开发表文献中的实验结果进行对比,结果显示两者吻合较好,验证了数值模拟流激噪声的可行性,建立起了可靠的数值计算方法。 在以上验证工作的基础上,采用SIMPLE算法(Semi Implicit Method for Pressure Linked Equations)结合RNG k-ε湍流模型对三维无孔潜体、原型开孔潜体和改进型开孔潜体展开了定常流动数值模拟。待定常计算收敛后,以定常计算的结果为初始解,改用LES湍流模型,对三个潜体分别展开了非定常计算。待计算结果趋于稳定之后,加载FW-H(The Ffowcs Williams and Hawkings Acoustic Model)声学模块,开始对潜体流激噪声声场进行数值模拟。最后对所得声信号进行后处理,得到潜体流场周围近场与远场的声辐射结果。 通过对上述结果的分析,发现改进型开孔潜体的阻力性能要优于原型开孔潜体;改进型潜体的噪声性能亦优于原型潜体,与预期的结果一致。 本文的流场和声场综合分析表明,大涡模拟方法能够较好的模拟湍流脉动量,是一种精确的时变流动分析模型,因而适宜作为流动噪声辐射数值模拟的流场分析模型。本文建立的流噪声数值模拟方法,为水下潜体的开孔优化设计提供了理论支撑。……   
[关键词]:开孔;流激噪声;大涡模拟;Lighthill声类比
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:上海交通大学2011年