首页> 中文学位 >湍流边界层脉动压力激励潜艇模型振动声辐射
【6h】

湍流边界层脉动压力激励潜艇模型振动声辐射

代理获取

目录

声明

摘要

1 绪论

1.1 研究背景、目的与意义

1.2 国内外舰船水动力噪声研究概述

1.2.1 湍流场的数值模拟方法

1.2.2 湍流边界层激励结构振动声辐射研究

1.2.3 随机振动的研究

1.3 论文主要研究内容

2 有限元与流固耦合

2.1 弹性力学基本假设

2.2 弹性力学方程

2.3 有限元法

2.4 流固耦合振动理论

2.4.1 流体运动控制方程

2.4.2 结构运动控制方程

2.4.3 流固耦合运动方程

2.4.4 流固耦合数值解法

2.5 小结

3 边界元法

3.1 引言

3.2 声学边界积分方程

3.3 离散边界积分方程

3.4 计算其他声学量

3.5 数值算例

3.6 小结

4 脉动压力求解

4.1 计算流体力学

4.1.1 引言

4.1.2 控制方程

4.1.3 边界条件

4.2 计算流体力学数值方法

4.2.1 数值方法

4.2.2 湍流模型

4.2.3 SIMPLE算法

4.3 潜艇模型流场的数值模拟

4.3.1 湍流模型的选取

4.3.2 流场网格划分

4.4 小结

5 随机振动

5.1 引言

5.2 随机信号的傅里叶变换

5.3 平稳随机响应的常规算法

5.3.1 响应平均值的计算

5.3.2 响应相关矩阵的计算

5.3.3 响应与激励间互相关矩阵的计算

5.3.4 响应功率谱矩阵的计算

5.3.5 随机振动的完全二次结合法

5.4 平稳随机振动的虚拟激励法

5.4.1 虚拟激励法基本原理

5.4.2 引入虚拟激励法的振动方程与声辐射方程计算

5.5 虚拟激励法在有限元软件中的实现

5.6 数值算例

5.7 小结

6 湍流边界层动压力激励潜艇结构振动声辐射

6.1 引言

6.2 潜艇结构模态分析

6.3 湍流边界层脉动压力激励潜艇结构振动分析

6.4 湍流边界层激励潜艇结构振动声辐射特性

6.5 小结

7 总结与展望

7.1 论文总结

7.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢

展开▼

摘要

潜艇的工作环境非常复杂,特别是在高速航行时,易于受到结构表面湍流边界层随机脉动压力的作用,这种作用力会引起结构的随机振动以及远场声辐射,潜艇与普通舰船有很大的区别,一旦暴露后果很严重。因此,必须在设计的早期阶段就考虑如何有效地降低噪声,对结构的振动和噪声进行预报具有重要意义。本文利用数值方法分析湍流边界层脉动压力作用下潜艇模型的振动和辐射噪声,完成的工作主要包括以下内容:
  利用计算流体力学软件FLUENT模拟潜艇模型周围流场,计算模型表面湍流边界层脉动压力,通过傅里叶变换将脉动压力信息从时域转换到频域,求其自功率谱密度,并作为输入计算潜艇模型的振动响应。
  求得湍流边界层脉动压力自功率谱密度后,利用虚拟激励法将平稳随机振动过程转化为确定性的时间历程过程进行分析,并结合有限元与边界元软件,分析潜艇结构在湍流脉动压力作用下的随机振动。
  基于有限元法和流固耦合理论计算潜艇模型在水中的振动,介绍了有跟元的基本方程和流固耦合运动方程,主要通过有限元软件ANSYS建立结构和流场的有限元模型,分析结构在水中的固有频率和振型以及在湍流边界层脉动压力作用下的振动响应。
  基于边界元法计算结构振动的声辐射,首先基于声学边界积分方程,求出结构上任意一点的辐射声压、辐射声功率及场内任意点的声压,主要通过边界元软件Virtual.LabAcoustics实现。
  数值计算结果符合水动力噪声的基本规律,航速增加一倍,水动力噪声增加18-21dB,即辐射声功率与航速的6-7次方成正比。由于湍流边界层激励是广谱作用力,它激发了潜艇模型的多阶模态。可以看出,利用虚拟激励法可以有效地计算潜艇模型的振动声辐射。

著录项

相似文献

  • 中文文献
  • 外文文献
  • 专利
代理获取

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号