潜艇指挥台围壳模型流激振动噪声特性研究

论文摘要

本文围绕指挥台围壳模型流激振动的问题,针对带有导流罩的指挥台围壳模型,进行了指挥台围壳外部流场特性的计算,并对指挥台围壳的振动和声辐射特性进行了研究。首先,应用FEM软件ANSYS的CFD模块,采用标准k-ε两方程模型求解指挥台围壳模型外部定常粘性流场。对转捩和湍流进行模拟,得到指挥台围壳外部流场时均物理量的空间分布特点。讨论了存在攻角时,流场时均物理量空间分布特性及转捩点位置的变化。其次,应用BEM软件SYSNOISE软件,分别采用有限元结构模型、直接边界元节点耦合模型以及有限元结构与间接边界元的耦合模型,计算指挥台围壳三种不同情况的模态,分析水介质对结构振动特性的影响。最后,应用上述模型,计算了指挥台围壳基于转捩点位置的激励力作用下围壳辐射声功率。对比不同激励位置的辐射声功率,得到指挥台围壳在不同激励位置下的振动与声辐射特性。本文计算了指挥台围壳模型外部流场和结构振动声辐射特性,其结果对潜艇指挥台围壳噪声控制有一定的借鉴意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论文背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 湍流的数值模拟
• 1.2.2 湍流脉动压力实验研究
• 1.2.3 弹性结构在水下的振动与声辐射的研究
• 1.3 研究方法与内容
• 1.3.1 研究方法
• 1.3.2 研究内容
• 第2章 数值模拟湍流原理
• 2.1 湍流的形成过程
• 2.1.1 平板边界层转捩的物理过程
• 2.1.2 平板边界层实验结果
• 2.2 控制方程的建立
• 2.2.1 湍流的基本方程
• 2.2.2 湍流模型的建立
• 2.2.3 控制方程的离散
• 2.3 本章小结
• 第3章 指挥台围壳外部流场数值模拟
• 3.1 指挥台围壳外部二维流场计算
• 3.1.1 无攻角情况围壳外部二维流场计算
• 3.1.2 有攻角情况围壳外部二维流场计算
• 3.2 指挥台围壳外部三维流场的计算
• 3.2.1 无攻角情况指挥台围壳外部三维流场的计算
• 3.2.2 有攻角情况指挥台围壳外部三维流场的计算
• 3.3 本章小结
• 第4章 有限元及边界元基本理论
• 4.1 有限元方法计算结构振动特性的基本理论
• 4.2 边界元方法的基本理论
• 4.2.1 边界元法计算声场的基本原理
• 4.2.2 间接边界元的基本方程
• 4.3 SYSNOISE的耦合处理方法
• 4.4 本章小结
• 第5章 围壳结构水下振动与声辐射特性计算
• 5.1 水下结构振动与声辐射特性的计算模型
• 5.2 网格收敛性分析
• 5.3 围壳结构模态计算
• 5.4 围壳结构声辐射特性计算
• 5.4.1 围壳外部存在水介质声辐射特性计算
• 5.4.2 围壳内外均存在水介质声辐射特性计算
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢