基于声类比的仿生圆柱壳流噪声特性研究

本文基于鲨鱼皮表面的齿状结构对圆柱壳表面进行改形设计,设计了3种典型仿生圆柱壳结构。采用大涡模拟(LES)结合Lighthill声类比方法对仿生圆柱壳的流噪声进行求解,并讨论了仿生圆柱壳流动噪声的特性和机理,最后对圆柱表面的齿状结构进行了优化。结果表明,仿生圆柱可以降低脉动压力的幅值,同时能够改善尾流流场,减少圆柱尾流涡量,从而起到降噪作用。3种仿生圆柱中,V型仿生圆柱的降噪作用最佳,且V型圆柱的s/h的临界值在2.5左右,s/h>2.5时,V型仿生圆柱不再具有降噪作用。

椭球粒子声辐射力计算及分析

针对水下椭球粒子,以声散射理论为基础,采用分波序列的方法,建立了椭球粒子声辐射力的理论计算模型.进而根据声辐射力计算公式,以刚性椭球粒子和液体椭球粒子为例,计算并分析不同Bessel波束作用下椭球粒子的轴向声辐射力函数特征.数值仿真计算结果表明,对于刚性椭球粒子,扁平椭球粒子相对于细长椭球粒子更有助于激发负声辐射力;对于液体椭球粒子,细长椭球粒子相对于扁平椭球粒子更加容易产生负声辐射力;对于不同介质的椭球粒子,不同的入射波束激发的负声辐射力的效果也存在明显的差异.该结果为复杂的尺寸和介质粒子声操控技术提供了理论的可行性.

粗糙表面水下航行体阻力特性分析

基于SUBOFF水下航行体模型,对不同航速下光滑表面及粗糙表面水下航行体开展数值分析。首先基于试验标模进行直航阻力数值模拟及网格收敛验证,并与试验值比较验证数值计算结果的准确性及有效性。随后,通过验证后有效的计算模型对光滑表面及粗糙表面航行体水动力特性进行数值分析,结果表明水下航行体直航时,相较于光滑表面航行体,粗糙表面航行体阻力有所增加。光滑表面航行体的总阻力比高度2 mm的粗糙表面航行体的总阻力小8%~10%,比高度1 mm的粗糙表面航行体的总阻力小7%~10%。在同样阻力情况下,高度2 mm粗糙表面航行体航速为20 kn时,光滑航行体航速可达到21.6 kn。