原文传递
基于大涡模拟的水下航行器突出体壁面脉动压力特性研究
| 论文题名： | 基于大涡模拟的水下航行器突出体壁面脉动压力特性研究 |
| 关键词： | 水下航行器;水动力噪声;突出体;边界层转捩;壁面脉动压力;大涡模拟 |
| 摘要： | 现代军事技术的发展，对水下航行器水动力噪声提出了更高的要求。应用计算流体力学技术对水动力噪声进行仿真，其中预报精确的流场信息尤其是壁面脉动压力分布特征是最为关键的环节。 本文探讨在验证网格下大涡模拟能否为水动力噪声的计算提供可靠的输入信息，把握其预报流场分布，边界层转捩和壁面脉动压力分布情况的能力，从而为大涡模拟准确预报流噪声打好基础。文中首先通过小尺度翼型突出体脉动压力结果的验证工作，得到了仿真中的离散误差和离散不确定度。研究表明在选定的网格与统计时长下，脉动压力均方根，自功率谱等离散不确定度较小，由此开展了进一步的研究分析。以平板突出体和小尺度翼型突出体为分析对象，结果表明突出体顶端涡脱落和尾涡脱落对壁面脉动压力有着强烈影响。随后探讨了介质与来流湍流度对平板突出体壁面脉动压力分布的影响，结果表明相同雷诺数低湍流度风洞测量数据对于水中航行体水动力噪声分析有参考验证价值。最后通过对比分析平板突出体与小尺度翼型突出体，探讨了压力梯度对壁面脉动压力分布的影响，验证了在充分发展的湍流中逆压力梯度会引起壁面脉动压力的波动加剧。对比大小两种尺度的翼型突出体，探讨了尺度对壁面脉动压力分布的影响，不同尺度归一化结果对于脉动压力相似性的研究具有一定的指导意义。 本文对大涡模拟下平板突出体与翼型突出体的流场分布，边界层转捩以及壁面脉动压力分布规律均符合理论分析，且与前人试验或仿真得到的规律一致。在对大涡模拟进行了网格验证，选定合适的参数的前提下，认为其可以提供较为准确的模型尺度流场信息，为实尺度水下航行器流噪声的预报和优化设计奠定基础。 |
| 作者： | 杨文静 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 冯大奎 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
检索历史
应用推荐
