基于URANS模拟的伴流场中大侧斜桨无空化噪声的时域和频域预报
作者单位：海军工程大学船舶与动力学院 海军工程大学电子工程学院
会议名称：《第十三届船舶水下噪声学术讨论会》
会议日期：2011年
学科分类：12[管理学] 083002[工学-环境工程] 1204[管理学-公共管理] 120402[管理学-社会医学与卫生事业管理(可授管理学、医学学位)] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 0837[工学-安全科学与工程] 0824[工学-船舶与海洋工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造]
关 键 词：螺旋桨 噪声预报 URANS模拟 无空化噪声 时域 频域 伴流
摘 要：在分析均匀来流下促动盘辐射声场特征的基础上,同时采用时域和频域预报方法对艇尾伴流条件下大侧斜螺旋桨无空化噪声进行预报。艇尾伴流由RANS模拟得到的全附体SUBOFF潜艇标称伴流提供。伴流场中桨叶表面脉动压力分布由URANS模拟得到。时域预报是在改进Carley给出的预报均匀来流下亚音速螺旋桨气动噪声算法中的节点法向生成和桨叶表面儿何信息提取方法的基础上完成的,以伴流条件下的桨叶表面脉动压力作为噪声源,将其扩展用于非均匀进流条件下的负载噪声预报。频域预报采用的是边界元数值声学方法,同时由桨叶表面脉动压力和外法向速度分布来决定空间测点的声压谱。计算表明,RANS模拟得到的大侧斜桨敞水性能曲线与实验值吻合很好。URANS模拟得到的伴流条件下螺旋桨推力脉动能准确地反映轴频和叶频信息。促动盘盘面内厚度噪声主要集中于叶梢外部区域,而负载噪声主要集中于叶面区间。伴流条件下厚度噪声瞬时声压较负载噪声小2个量级,可忽略不计。时域预报和频域预报得到的蝶旋桨轴向平面内不同测点的声指向性规律较为一致,均对应为轴向方向要强于径向方向。与时域预报相比,频域预报得到的离散线谱不仅包含有倍轴频和倍叶频信息,而且能反映伴流与桨叶相互作用的影响,要更为合理。当测点位于桨盘面正上方时,频域预报总声级较时域预报高14.3dB,而对于螺旋桨尾流场中的5个测点仅高出5～7dB,较好地起到了相互校核的作用。完整地建立了伴流场中螺旋桨无空化噪声预报的理论体系和方法,能够直接用于艇尾低噪声螺旋桨的设计与评估工作。