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深水自主水下航行器附体安装结构参数优化及涡流噪声分析

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机械工程学报 2015年第17期51卷 25-34页

作者：姜欣刘玉红朱光吴芝亮赵黎明天津大学管理与经济学部天津300072 天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室天津300072

深水自主水下航行器(Autonomous underwater vehicle,AUV)是主要依靠声学设备实现导航、定位以及任务操作的机电装备。声通信调制解调器是保证深水AUV正常水下作业的唯一数据通路,其周围的涡流噪声对其信号精度有着不容忽视的影响。以... 详细信息

深水自主水下航行器(Autonomous underwater vehicle,AUV)是主要依靠声学设备实现导航、定位以及任务操作的机电装备。声通信调制解调器是保证深水AUV正常水下作业的唯一数据通路,其周围的涡流噪声对其信号精度有着不容忽视的影响。以降低涡流噪声对声通信传感器信号干扰为目的,研究声通信传感器的安装结构设计。依据AUV上声通信传感器的安装结构抽象出几何模型,即圆柱凸体–孔腔组合结构,采用LES-Lighthill等效声源混合法对该结构的流场、声场进行模拟仿真,探讨组合结构涡流流动机制及辐射噪声特征。分析影响组合结构涡流噪声的因素,以降低涡流噪声为目的,利用正交试验的方法优化圆柱凸体–孔腔组合结构参数。结果表明,在较低速度范围内,水下航行器速度对组合结构水动噪声的影响不如组合结构参数对水动噪声的作用显著,安装结构参数对涡流噪声的影响顺序为高深比>直径比>深径比。研究成果为水下航行器声学传感器的合理安装及提高信号精度提供了理论指导。

关键词：自主水下航行器凸体–孔腔组合结构大涡数值模拟–Lighthill等效声源法正交试验涡流噪声

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水下航行器声通讯安装结构涡流噪声分析

天津大学学报 2012年第10期45卷 881-887页

作者：吴秋云朱光刘玉红张宏伟天津大学机械工程学院天津300072 中海油田服务股份有限公司天津300451

孔腔及凸体作为水下航行器表面的常见结构,其产生的涡流噪声对搭载在水下航行器上的声学仪器的信号精度有不容忽视的影响.根据水下航行器上搭载的声通讯调制解调器安装结构抽象出几何模型,即孔腔、凸体组合结构,采用LES-Lighthill等效... 详细信息

孔腔及凸体作为水下航行器表面的常见结构,其产生的涡流噪声对搭载在水下航行器上的声学仪器的信号精度有不容忽视的影响.根据水下航行器上搭载的声通讯调制解调器安装结构抽象出几何模型,即孔腔、凸体组合结构,采用LES-Lighthill等效声源法对该孔腔、凸体组合结构的流场及声场进行仿真,通过分析不同模型的流动机制及涡流噪声特性,指出了凸体高度对涡流噪声的影响.研究表明,凸体高度与孔腔深度相等时,产生的涡流噪声最小.研究成果为水下航行器声通讯安装结构的设计提供了依据.

关键词：水下航行器凸体孔腔涡流噪声

非均匀伴流下无空泡螺旋桨涡流噪声的数值研究

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中国造船 2018年第3期59卷 13-22页

作者：姚慧岚张怀新上海交通大学海洋工程国家重点实验室高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240

应用分离涡方法(DES)对螺旋桨的涡流场进行了模拟。提出了一种在桨叶附近生成高质量边界层网格的结构化网格划分方法。利用Q准则和自定义函数对桨叶泄涡及其频率特性进行了研究。以桨叶表面脉动压力为声源,通过求解FW-H方程对螺旋桨噪... 详细信息

应用分离涡方法(DES)对螺旋桨的涡流场进行了模拟。提出了一种在桨叶附近生成高质量边界层网格的结构化网格划分方法。利用Q准则和自定义函数对桨叶泄涡及其频率特性进行了研究。以桨叶表面脉动压力为声源,通过求解FW-H方程对螺旋桨噪声进行了预报。频谱分析表明螺旋桨低频离散线谱噪声、低频宽带噪声以及高频涡流噪声都得到了较好的预报,特别对涡流噪声的频谱特性进行了分析。数值计算结果表明:以单桨叶表面压力脉动为声源,涡流噪声为单调音,频率即为桨叶泄涡频率,声压级比宽带噪声高出约15 dB;以整个螺旋桨表面压力脉动为声源,涡流噪声在泄涡频率附近有着多条线谱,各线谱的频率间隔相等,声压级比宽带噪声高出约10 dB。

关键词：螺旋桨泄涡螺旋桨噪声涡流噪声 DES FW-H

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刚性壁面三维陷落腔涡流噪声机理研究

船舶力学 2012年第11期16卷 1321-1328页

作者：王玉王树新刘玉红天津大学机械工程学院天津300072

陷落腔结构作为船舶表面的一种常见结构,其产生的噪声近年来广受关注。文章在马赫数为0.0048条件下,采用LES-Lghthill等效声源法对刚性壁面三维陷落腔的流场及声场进行仿真,形象地再现了陷落腔内部涡旋运动变化规律,分析了陷落腔涡流流... 详细信息

陷落腔结构作为船舶表面的一种常见结构,其产生的噪声近年来广受关注。文章在马赫数为0.0048条件下,采用LES-Lghthill等效声源法对刚性壁面三维陷落腔的流场及声场进行仿真,形象地再现了陷落腔内部涡旋运动变化规律,分析了陷落腔涡流流动机制、脉动压力特性以及辐射噪声特征。通过对脉动压力功率谱及声功率频谱的对比分析发现,声功率谱的前三阶频率与陷落腔流体动力振荡频率吻合,这表明刚性壁面的三维陷落腔涡流噪声由流体动力振荡引起,由脉动压力构成的偶极子源对涡流噪声的贡献最大。研究成果为控制船舶涡流噪声提供了理论依据。

关键词：三维陷落腔涡流噪声大涡数值模拟等效声源法涡声关系

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垂直轴风力机翼型涡流噪声的数值分析

排灌机械工程学报 2021年第11期39卷 1139-1145页

作者：杨从新宁健斌李寿图兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050 甘肃省风力机工程技术研究中心甘肃兰州730050 甘肃省流体机械及系统重点实验室甘肃兰州730050

为了了解垂直轴风力机翼型涡流噪声特性,以LUT翼型为研究对象,首先利用Fluent进行流场分析,流场计算选用DES湍流模型,再结合Lighthill声类比方法计算翼型周围声场,将数值模拟计算得到的气动特性相关数据与该翼型的风洞试验结果作对比分... 详细信息

为了了解垂直轴风力机翼型涡流噪声特性,以LUT翼型为研究对象,首先利用Fluent进行流场分析,流场计算选用DES湍流模型,再结合Lighthill声类比方法计算翼型周围声场,将数值模拟计算得到的气动特性相关数据与该翼型的风洞试验结果作对比分析,同时分析了不同攻角对该翼型气动噪声特性的影响,最后研究了在攻角为8°时不同雷诺数对该翼型的声压级指向性特征影响.结果表明:数值计算所得气动数据与风动试验数据拟合良好,建立的仿真模型、网格质量和边界条件合理有效;随攻角增加,翼型涡脱落从尾缘向前缘推进,同时涡流脱落强度增大,气动噪声增强;随着雷诺数的增加,翼型四周声压级先增加后减小;雷诺数与声压级关联较大,控制叶片雷诺数有助于降低叶片噪声,为该翼型适用于低噪声垂直轴叶片提供理论基础.

关键词：垂直轴风力机涡流噪声 DES模型 Lighthill声类比 FW-H方程声场

AU5-65螺旋桨紧急倒车工况流场与涡流噪声数值模拟研究

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水动力学研究与进展（A辑） 2023年第4期38卷 535-542页

作者：汪训铭张楠朱锡清中国船舶科学研究中心水动力学重点实验室无锡214082 华中科技大学船舶与海洋工程学院武汉430074 中国船舶科学研究中心船舶振动噪声重点实验室无锡214082

该文利用大涡模拟(LES)与FW-H声学类比方法对AU5-65螺旋桨第一象限(前进正车)和第三象限(紧急倒车)下的流场与涡流噪声进行了数值模拟研究。在规范的网格收敛性分析和亚格子涡模型影响性分析的基础上,采用1 063万网格与SL亚格子涡模型,... 详细信息

该文利用大涡模拟(LES)与FW-H声学类比方法对AU5-65螺旋桨第一象限(前进正车)和第三象限(紧急倒车)下的流场与涡流噪声进行了数值模拟研究。在规范的网格收敛性分析和亚格子涡模型影响性分析的基础上,采用1 063万网格与SL亚格子涡模型,首先对螺旋桨敞水第一和第三象限不同进速下的流场与水动力性能展开了计算分析,并通过相关试验数据校验了计算方法的可靠性,将不同工况与不同进速系数下的瞬态流场、桨叶切面压力和涡旋结构演化等结果进行了对比分析;在此基础上,结合FW-H方程对AU5-65桨敞水正车前进与紧急倒车时涡流噪声频谱进行了计算分析,探讨了紧急倒车工况下的螺旋桨涡流噪声幅值与频率特征。研究结果表明,该文建立的数值计算方法适用于螺旋桨紧急倒车工况下的流动与噪声模拟。

关键词：紧急倒车大涡模拟 FW-H方程涡流噪声

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掠形叶片轴流风机涡流噪声的研究

华中理工大学学报 1998年第2期26卷 1-3页

作者：黄其柏华中理工大学机械科学与工程学院 430074

通过将掠形叶片沿径向分为N个叶元体，推导了第k叶元体与气流相互作用诱发的叶元体尾缘涡流噪声模型与轴流风机的涡流脱落声学模型，通过实验验证了理论模型的正确性，并分析了叶轮结构参数与涡流脱落噪声的关系．

关键词：轴流风机涡流噪声掠形叶片噪声

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离心风机涡流噪声的研究

上海交通大学学报 1989年第5期23卷 103-108页

作者：陆桂林朱仲文上海交通大学动力机械工程系

随着人们对噪声危害的认识,许多学者都在从事这方面的研究.据国内外文献,大部分的研究工作着眼于蜗舌处(由于蜗舌的存在对叶轮出口气流的干扰所形成的旋转噪声),至于对离心风机涡流噪声研究则为数不多,且基本上也都是仅仅从试验的角度... 详细信息

随着人们对噪声危害的认识,许多学者都在从事这方面的研究.据国内外文献,大部分的研究工作着眼于蜗舌处(由于蜗舌的存在对叶轮出口气流的干扰所形成的旋转噪声),至于对离心风机涡流噪声研究则为数不多,且基本上也都是仅仅从试验的角度定性地加以分析、研究.这是因为离心风机中的流场(无论是叶轮,还是机壳)通常是一个很复杂的三元流场,至今人们尚不能从理论上求得离心风机合乎实际情况的流场解.

关键词：离心式通风机涡流噪声

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基于正交试验的水下航行器凸体涡流噪声优化

海洋技术 2012年第3期31卷 29-32页

作者：吴秋云王玉中海油田服务股份有限公司天津300451 天津大学机械工程学院天津300072

凸体作为水下航行器表面的一种常见附体结构,其产生的涡流噪声对搭载在水下航行器上的声学仪器的信号精度有非常重要的影响。在马赫数为0.004 8条件下,采用LES-Lighthill等效声源法对三维方形凸体的流场及声场进行仿真,形象地再现了凸... 详细信息

凸体作为水下航行器表面的一种常见附体结构,其产生的涡流噪声对搭载在水下航行器上的声学仪器的信号精度有非常重要的影响。在马赫数为0.004 8条件下,采用LES-Lighthill等效声源法对三维方形凸体的流场及声场进行仿真,形象地再现了凸体周围涡旋运动变化规律,分析了涡流流动机制及辐射噪声特征。通过正交试验设计,以噪声最小为目标,优化了三维方形凸体结构参数。研究成果为水下航行器附体结构的设计提供了依据。

关键词：水下航行器凸体涡流噪声正交试验