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螺旋桨与潜艇及附体相互干扰的水动力性能计算与噪声预报
| 论文题名： | 螺旋桨与潜艇及附体相互干扰的水动力性能计算与噪声预报 |
| 关键词： | 螺旋桨;潜艇;水动力性能;噪声特性;数值预报 |
| 摘要： | 潜艇作为各军事强国的战略重器，其隐蔽性决定了潜艇的生存能力和突然打击敌方的能力，以其战略性和其威慑性，潜艇的研究一直备受各国的关注。而作为潜艇主要噪声源的螺旋桨，对其噪声性能的研究对提高潜艇隐蔽性的研究有着十分关键性的作用，是当前各国学者研究的热点性问题。本文将致力于螺旋桨与潜艇及附体相互干扰的水动力性能计算与噪声预报，将Suboff潜艇及E1619螺旋桨作为研究对象，利用商业软件FLUENT对其进行水动力数值计算，利用ACTRAN软件对噪声进行预报。 论文首先基于CFD技术计算了E1619螺旋桨的水动力性能，比较了刚性桨与柔性桨在水动力上的区别，给出了柔性桨的叶稍变形特点。为验证数值计算方法的准确性与适用性，基于E1619螺旋桨的试验模型及试验数据，完成了E1619螺旋桨模型的建模、计算域生成和网格划分等工作，针对刚性螺旋桨的水动力性能计算，比较了网格数量对计算结果的影响，并将数值计算结果与试验值进行了比较，验证了论文中的数值计算方法准确性与适用性。在此基础上，构建了流固耦合框架，完成了柔性桨的水动力性能分析，并将柔性桨的数值计算结果与刚性桨结果进行比较与分析，得到两者在推力、转矩和效率上的差异。最后，基于声学预报软件和刚性桨与柔性桨流场中的压力脉动信息对两者的流噪声进行预报，并比较了两者在噪声上的不同。 其次，对Suboff潜艇的流场进行数值计算，分析潜艇的流场分布，预报了潜艇的阻力，并将结果与试验值进行了对比，验证了本文所采用的预报方法也适用与潜艇流场预报。然后，基于经验公式计算了螺旋桨与潜艇及附体相互干扰下的雷诺数与网格边界层尺寸，完成模型的计算域设定与分块以及流场的网格划分。基于上述网格对螺旋桨与潜艇及附体相互干扰下的水动力性能进行数值计算，将刚性桨与柔性桨的结果进行比较与分析。最后将前文计算得到的流场进行分析，根据螺旋桨与潜艇周围流场的压力脉动信息对潜艇与螺旋桨周围的流噪声进行预报，比较了潜艇与螺旋桨相互干扰下的流噪声与敞水螺旋桨的流噪声区别。 本文的研究对于降低潜艇水下航行的噪声具有一定的参考价值，本文的计算方法对于进一步开展潜艇外形阻力与噪声优化，以及采取可行的降噪措施进一步优化螺旋桨噪声具有一定的借鉴价值，同时本文采用的流固耦合方法对复合材料螺旋桨的水动力性能和噪声预报也具有借鉴价值。 |
| 作者： | 张上浩 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 沈海龙;鲁文波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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