水下射流噪声数值计算与试验研究

水下射流噪声所引起的安全性日益受到重视.基于大涡模拟和莱特希尔声类比方程相结合的方法,对一圆形喷嘴的射流噪声开展了数值仿真.采用有限元软件(ANSYS)建立喷嘴和流体的计算模型,利用ANSYS中的Fluent软件进行流场计算,得到随时间变化的射流流场特性,然后对其进行傅利叶分析,导入至ACTRAN软件进行声学计算.经分析发现:射流辐射噪声主要发生在距离喷嘴8~10 D(D为喷嘴横截面的最大尺度)的过渡区;而且射流所辐射噪声的指向性是四极子的.基于混响法的原理,建立了一套水下射流噪声测量系统.开展了射流源为重力式水箱的射流噪声试验.经研究发现:水下射流噪声辐射声功率总声级与来流速度的8次方成正比.对于同一类型的喷嘴,射流噪声总声级只取决于射流源的压力,而与喷嘴的截面积无关.试验研究结果与仿真结果吻合较好!研究结果对于指导水下射流结构低噪声设计有较为重要的参考价值.

基于有限元—统计能量数值混响室法的声学包设计与优化

[目的]为解决传统声学包设计法耗时、耗资高的问题,[方法]利用有限元—统计能量(FE-SEA)数值混响室法在全频段进行声学包的设计与优化。设计空气层声学包及无空气层声学包这2种类型共8种声学包,计算其隔声量。采用遗传算法,以达到最大隔声量值为目标对每一种声学包的材料层厚度进行优化。[结果]研究表明,有空气层存在的声学包的隔声量值较无空气层声学包的高2~6 dB,且与原始设计相比,优化后的声学包的隔声性能得到大幅提高。[结论]所得研究成果对实际工程中船舶声学包设计有重要的指导价值。

小尺度封闭空间无网格Galerkin声场数值计算方法

文章将无网格法引入小尺度封闭空间声场的计算。首先推导了适用于任意形状小尺度封闭空间的无网格Galerkin声场数值计算模型。在模型中,利用Galerkin型加权残量法推导了计算节点声压的系统方程,根据移动最小二乘近似法构造了无网格形函数,并给出了积分运算方案;然后对一个矩形封闭空间的声传递函数及混响时间进行了计算,通过与理论计算结果、SYSNOISE计算结果及其文献实验结果对比,证明了模型的正确性;最后对一个实际机舱进行了建模计算,并与测量结果进行了比较,证明了模型对较复杂结构的正确性及适用性。

基于时域有限差分网格生成改进算法的混响室简便计算方法

为解决时域有限差分(FDTD)方法中零厚度平面的剖分问题,实现对有损混响室的快速简便数值计算,提出了一种基于三角面元的FDTD网格剖分改进算法,并将混响室的缝隙泄露、趋肤效应等导致的损耗等效为混响室内空间介质损耗,将混响室内搅拌器与腔体壁均等价为无厚度的理想电导体,结合FDTD网格剖分算法建立有损混响室简便模型,采用三维旋转矩阵实现搅拌器的步进。从混响室的储能和统计均匀特性着手,对仿真和实测得到的归一化场强和品质因数进行对比,并采用Kolmogorov-Smirnov(KS)检验的方法考察仿真结果、实测结果与其相应的理论值的归一化电场强度累积分布函数(CDF)曲线拟合度,检验结果均接受了原假设,且大部分P值均高于0.5,验证了所建简化混响室模型的正确性。