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基于射流和沟槽的主被动流动控制与降噪机理研究
| 论文题名： | 基于射流和沟槽的主被动流动控制与降噪机理研究 |
| 关键词： | 水下航行体;射流涡流发生器;沟槽涡流发生器;流动控制;降噪机理 |
| 摘要： | 水下航行体辐射噪声是评价海军装备性能的一项重要指标，更低的辐射噪声意味着水下航行体具有更强的隐蔽性、更强的战斗能力和生存能力。水动力噪声作为水下航行体高速航行时辐射噪声的主要来源，降低水动力噪声强度能有效降低中高速水下航行体辐射噪声。现今针对水下航行体水动力噪声控制的研究，主要停留在线型优化与局部填角，并未过多涉及流动控制技术。本文提出基于射流和沟槽的流动控制技术降低水下航行体水动力噪声的方法，在Suboff指挥台围壳与艇身结合部位添加射流及沟槽装置，进行流动控制，降低水下航行体水动力噪声。 针对水下航行体主附体交接部位流场与水动力噪声控制的需求，本文开展以射流和沟槽作为流动控制技术的研究工作，达到抑制水下航行体主附体交接部位涡旋与脉动压力强度，降低水下航行体水动力噪声的目的;通过构建非定常流场与脉动压力的精确模型，开展理论分析、数值计算与试验验证工作，分析添加射流和沟槽涡流发生器前后，来流流经水下航行体主附体交接部位后流体流动状态，总结噪声产生机理，研究射流和沟槽涡流发生器的不同特征参数对水动力噪声的影响，归纳总结各特征参数对降噪量的影响规律，确定具有最佳降噪效果的射流和沟槽的装置结构。研究发现:射流和沟槽涡流发生器可以抑制马蹄涡的产生，降低水下航行体主附体交接部位涡旋与脉动压力强度，推迟转捩区转捩，减少模型所受阻力，降低由马蹄涡激励艇身产生的低频线谱噪声。 最后，设计原始模型、含沟槽涡流发生器模型和含射流涡流发生器模型，并设计一套完备的射流系统，在哈尔滨工程大学水声工程学院重力式低噪声水洞中利用混响法进行水动力噪声测量试验，评估射流和沟槽降低水动力噪声效果，验证数值计算准确性。结果表明:本文提出的基于射流和沟槽的主被动流动控制技术可以达到抑制涡控和脉动压力强度的目的，经模型试验验证，水动力噪声的降低效果达到5dB及以上，频率10Hz·2kHz。本文的研究结果可为未来水下航行体水动力噪声控制提供参考。 |
| 作者： | 曲俊超 |
| 专业： | 水声工程 |
| 导师： | 刘永伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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