基于声比拟理论的具有外伸式回收装置水下航行器流噪声分析

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作者 杜晓旭 李瀚宇 刘鑫 《兵工学报》 北大核心 2025年第4期311-320,共10页

针对水下航行器声导引回收方式中艇外搭载回收装置易受流噪声干扰、影响航行器声隐蔽性的问题,研究基于Lighthill声比拟理论,结合大涡模拟对艇外搭载式回收装置流噪声进行数值模拟,对比不同回收导向罩形状坞舱的声压级频谱及指向特性,... 针对水下航行器声导引回收方式中艇外搭载回收装置易受流噪声干扰、影响航行器声隐蔽性的问题,研究基于Lighthill声比拟理论,结合大涡模拟对艇外搭载式回收装置流噪声进行数值模拟,对比不同回收导向罩形状坞舱的声压级频谱及指向特性,分析航行器流域内不同位置的声压级变化情况。研究结果表明:外伸式回收装置是航行器辐射噪声的主要声源,相比无附体水下航行器最大声压级高约50 dB,高声压级流噪声主要集中在中低频段;对于相同迎流截面积的回收坞舱,喇叭型导向罩相比于矩形型低约1.62 dB;计算结果可为降低水下航行器回收过程中的流噪声,提高水下航行器回收效率及声隐蔽性,及相关设计提供理论基础。 展开更多

关键词 航行器水下回收 流噪声 声比拟理论 大涡模拟 流声耦合

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无轴泵喷推进器内流致噪声仿真计算

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作者 刘厚林 郭成宇 +2 位作者 吴贤芳 谈明高 赵杨 《排灌机械工程学报》 北大核心 2025年第2期109-115,共7页

基于Lighthill声比拟理论,采用混合数值模拟方法分析了流量变化对无轴泵喷推进器内流致噪声的声压级频域特性和总声压级等的影响及其与内流场的关系.研究结果表明:声压级主频均为轴频,并可见2倍轴频的谐频.小流量和设计流量下,主频处声... 基于Lighthill声比拟理论,采用混合数值模拟方法分析了流量变化对无轴泵喷推进器内流致噪声的声压级频域特性和总声压级等的影响及其与内流场的关系.研究结果表明:声压级主频均为轴频,并可见2倍轴频的谐频.小流量和设计流量下,主频处声压级幅值沿流向先下降后上升再下降,沿径向先上升后下降,并存在叶频及其倍频的谐频;大流量下,其沿流向下降,沿径向先下降后上升,未见叶频或其倍频的谐频分布.出口段靠近叶轮区域的主频处声压级幅值随流量增加上升,而远离该区域则先上升后下降;轴线附近区域的噪声逐渐增强.总声压级随流量增加而上升;流向上,总声压级逐渐降低,且在大流量下噪声衰减速度更为缓慢;径向上,总声压级最高值随着径向区域所在的流向距离增加而逐渐靠近轴线.影响不同流量下无轴泵喷推进器噪声分布的主要因素是出口段靠近叶轮区域的速度梯度和2个旋涡的大小和位置. 展开更多

关键词 无轴泵喷推进器 Lighthill声比拟理论 流致噪声 数值模拟

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振动噪声和气动噪声统一分析方法的理论研究 被引量：4

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作者 毛义军 徐辰 赵忖 《科学技术与工程》 北大核心 2013年第16期4506-4511,4517,共7页

首先对振动声学和气动声学理论进行了关联性分析,证明了振动声辐射的积分方程是FW-H方程的一种特殊形式,表明声比拟理论不仅适用于气动噪声的预测,而且同样适用于振动噪声的预测,是分析噪声产生机理的普适化理论。然后利用FW-H方程计算... 首先对振动声学和气动声学理论进行了关联性分析,证明了振动声辐射的积分方程是FW-H方程的一种特殊形式,表明声比拟理论不仅适用于气动噪声的预测,而且同样适用于振动噪声的预测,是分析噪声产生机理的普适化理论。然后利用FW-H方程计算了球脉动和振动辐射噪声的声压级,计算结果和采用振动声学理论分析得到的结果完全一致。在此基础上,对流固耦合噪声的预测方法进行了探讨分析。结果表明,流体和弹性薄壳体耦合作用激发的噪声仅取决于流体的运动速度和流固界面的作用力,而与壳体边界的振动速度无直接相关。 展开更多

关键词 振动噪声 气动噪声 声比拟理论 流固耦合

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流致噪声机理及预报方法研究综述 被引量：30

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作者 王春旭 吴崇建 +2 位作者 陈乐佳 邱昌林 熊济时 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2016年第1期57-71,共15页

从自由湍流噪声、壁面湍流噪声、转子噪声和空腔流动4个方面对流致噪声机理及预报方法进行综述。对目前工程应用中的3个主要流致噪声预报方法,即Lighthill声比拟理论、Kirchhoff方法和涡声理论的基本原理及适用性进行详细讨论,并对流致... 从自由湍流噪声、壁面湍流噪声、转子噪声和空腔流动4个方面对流致噪声机理及预报方法进行综述。对目前工程应用中的3个主要流致噪声预报方法,即Lighthill声比拟理论、Kirchhoff方法和涡声理论的基本原理及适用性进行详细讨论,并对流致噪声数值模拟方法进行总结。其中,Lighthill声比拟理论属噪声源先验理论,虽方便应用但不能描述声流相互作用基础问题;Kirchhoff方法在运用的过程中虽不需要确切获知源的属性,但声源区的计算精度很重要;涡声理论在声流相互作用等领域有着良好的研究前景。自由湍流噪声以四极子雷诺应力源为主,存在如螺旋桨等固壁边界时则会产生偶极子源,在低马赫数流动中是更为有效的声源。 展开更多

关键词 水下湍射流噪声 声比拟理论 KIRCHHOFF方法 涡声理论 壁面湍流噪声 空腔流动 流致噪声 数值模拟

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粘性流体通过二维振荡圆柱的声辐射研究 被引量：7

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作者 刘晓宙 缪国平 +2 位作者 唐春权 余志新 刘应中 《船舶力学》 EI 2002年第4期75-88,共14页

本文建立了一个低马赫数下的求解远场声密度的数值模型 ,该模型利用Navier-Stokes方程计算二维粘性流体通过固定/弹性支撑圆柱的流场 ,利用Lighthill声比拟理论计算该流场产生的水动力噪声。文中仔细地给出了远场二维声辐射的公式。利... 本文建立了一个低马赫数下的求解远场声密度的数值模型 ,该模型利用Navier-Stokes方程计算二维粘性流体通过固定/弹性支撑圆柱的流场 ,利用Lighthill声比拟理论计算该流场产生的水动力噪声。文中仔细地给出了远场二维声辐射的公式。利用这些公式分别讨论了不同雷诺数下(Re<200和Re>5000) 展开更多

关键词 粘性流体 声辐射 圆柱绕流 运动圆柱 涡激噪声 Lighthill声比拟理论 船舶

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离心泵水动力噪声研究综述 被引量：14

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作者 郎涛 刘玉涛 +3 位作者 陈刻强 徐恩翔 金力成 蒋小平 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期8-15,22,共9页

从组成部分、理论研究、数值计算研究以及试验研究4个方面介绍离心泵水动力噪声的研究现状.在国内外学者研究工作的基础上,从内声场和外声场2个方面详细概述了离心泵水动力噪声的组成部分及影响因素的研究现状,其中内声场从噪声的频谱... 从组成部分、理论研究、数值计算研究以及试验研究4个方面介绍离心泵水动力噪声的研究现状.在国内外学者研究工作的基础上,从内声场和外声场2个方面详细概述了离心泵水动力噪声的组成部分及影响因素的研究现状,其中内声场从噪声的频谱特性可分为离散噪声和宽带噪声,离散噪声主要是由于动静干涉导致,能量集中在叶频及其谐频;而宽带噪声的研究目前还有很多工作待开展.FW-H方程是声比拟理论中计算离心泵水动力噪声的基本方程,应用广泛,同时涡声理论也表现出其很好的发展前景.基于声比拟法的混合数值模拟是目前离心泵水动力噪声模拟的主流途径,而诸如线性欧拉法(LEE)等声传播方程法的应用相对较少,未来随着对离心泵中高频段噪声研究的深入,声传播方程法也将会得到应用.用水听器构建双端口模型,可以准确测得离心泵低频段噪声,但该方法对试验条件要求较高,成本较大;麦克风阵列法在测量离心泵内部声场中的高频段噪声成分时具有良好的研究前景.最后提出在未来的研究中需要解决的难题以及值得关注的方向. 展开更多

关键词 离心泵 水动力噪声 声比拟理论 内声场 数值计算

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高速列车头车气动噪声的控制方法研究 被引量：2

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作者 姜世杰 杨松 +1 位作者 张博宏 闻邦椿 《机械设计与制造》 北大核心 2020年第8期175-179,共5页

提出了高速列车头车远场气动噪声的改进方案,并进行了仿真研究。首先完成了9组不同车头形状的全尺寸头车模型和流场流域的创建,并通过k-ε湍流模型计算稳态流场;其次在稳态流场的基础上,采用宽频带噪声模型计算了头车表面的气动噪声源;... 提出了高速列车头车远场气动噪声的改进方案,并进行了仿真研究。首先完成了9组不同车头形状的全尺寸头车模型和流场流域的创建,并通过k-ε湍流模型计算稳态流场;其次在稳态流场的基础上,采用宽频带噪声模型计算了头车表面的气动噪声源;利用大涡模拟(LES)方法计算瞬态流场,进而获取车身外表面的压力;再基于瞬态流场,采用Lighthill声比拟理论研究了头车的远场气动噪声的计算。最后,将不同形状头车的气动噪声的仿真分析结果相对比,验证改进方法的可行性。这里的研究,将对高速列车噪声的有效控制提供一定的技术支持,有着较重要的科学意义和实际研究价值。 展开更多

关键词 高速列车 气动噪声 仿真研究 k-ε湍流模型 宽频带噪声模型 大涡模拟方法 Lighthill声比拟理论 有效控制

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基于直接边界元法的潜水排污泵内流噪声数值模拟 被引量：6

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作者 蔡晓彤 施卫东 +2 位作者 张德胜 张俊杰 石磊 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第12期1264-1269,1305,共7页

为了揭示不同湍流模型对超厚叶片潜水排污泵流动特性及噪声的影响,以1台超厚叶片低比转数潜水排污泵为模型,基于CFD理论与Lighthill声比拟理论,对潜水排污泵的流场和声场进行数值模拟,并对不同工况下(0. 6QN,0. 8QN,1. 0QN,1. 2QN,1. 4... 为了揭示不同湍流模型对超厚叶片潜水排污泵流动特性及噪声的影响,以1台超厚叶片低比转数潜水排污泵为模型,基于CFD理论与Lighthill声比拟理论,对潜水排污泵的流场和声场进行数值模拟,并对不同工况下(0. 6QN,0. 8QN,1. 0QN,1. 2QN,1. 4QN)潜水排污泵的内部压力分布特性进行分析,同时探讨了内声场和外声场的噪声产生原因及分布传播特性.数值模拟结果表明,采用SST模型得到的性能曲线最接近试验结果;当叶轮从时刻a旋转到时刻d时,隔舌附近的高压区增大;隔舌处压力脉动最剧烈,这说明隔舌处是主要噪声源;在最优工况附近噪声较小,偏离最优工况处噪声较大;噪声极大值均出现在30°～75°内,极小值在225°～250°内. 展开更多

关键词 潜污泵 压力脉动 流动诱导噪声 Lighthill声比拟理论

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谱元法应用于涡声传播问题的研究 被引量：2

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作者 包振忠 秦国良 +1 位作者 耿艳辉 和文强 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期110-114,120,共6页

为了满足计算气动声学对低色散、低耗散高精度数值离散格式的需求,将高精度谱元法结合声比拟理论应用于求解气动声学问题。以伪声压的时间二阶导数作为非齐次波动方程的声源项,空间离散采用谱元法,时间离散应用隐式Newmark法,并在外边... 为了满足计算气动声学对低色散、低耗散高精度数值离散格式的需求,将高精度谱元法结合声比拟理论应用于求解气动声学问题。以伪声压的时间二阶导数作为非齐次波动方程的声源项,空间离散采用谱元法,时间离散应用隐式Newmark法,并在外边界采用C-E-M吸收边界条件,求解了由两个相距为2r0的等环量点涡组成的同向旋转涡对的发声问题。旋转涡对的不可压缩流场通过复位势理论获得,声源由流场量计算得来,并将数值结果与应用多级匹配展开法得到的解析解进行比较,可得数值解与分析解吻合较好。研究结果表明:应用高精度谱元法进行空间离散时,每波长的网格数为11时可达到很高的精度;网格数一定的情况下,时间步长越小得到的数值解与分析解之间的误差就越小;另外,证明了将伪声压对时间的二阶导数作为声源项,能够高精度求解不可压缩流动引起的气动声学问题。 展开更多

关键词 计算气动声学 谱元法 声比拟理论 吸收边界条件 有限元 同向旋转涡对

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不同喷嘴结构的水射流噪声分析 被引量：1

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作者 吴小兵 王久法 张晓宇 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期1162-1166,共5页

针对现有声扫雷具尺寸与重量较大、功耗较高、适装性差等问题,本文开展了水射流噪声研究,实现舰船辐射噪声的模拟。本文以有效扫除声引信水雷,或与磁扫雷具配合,扫除声磁联合引信水雷。采用Lighthill声比拟理论,建立了不同喷嘴结构的水... 针对现有声扫雷具尺寸与重量较大、功耗较高、适装性差等问题,本文开展了水射流噪声研究,实现舰船辐射噪声的模拟。本文以有效扫除声引信水雷,或与磁扫雷具配合,扫除声磁联合引信水雷。采用Lighthill声比拟理论,建立了不同喷嘴结构的水射流噪声理论模型,研究了压力分布和辐射噪声与喷嘴结构之间的关系,并分析了喷流噪声的频谱特征及其主要影响因素。结果证实了喷流声源用于声扫雷具的可行性,且风琴管形结构可提高喷嘴在远场的噪声辐射性能,在扫雷应用中具有更大的优势。 展开更多

关键词 反水雷 声扫雷具 水雷 水射流噪声 湍流噪声 喷嘴 Lighthill声比拟理论 频谱特征

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同向旋转涡对发声的数值研究

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作者 包振忠 秦国良 +2 位作者 和文强 王亚洲 穆毅伟 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第13期43-48,共6页

为深入探索流动发声的机理,将Ribner和Meecham提出的膨胀理论扩展到有背景流场存在的情形下,并对同向旋转涡对的发声问题进行了数值求解。空间离散采用高精度谱元法,时间推进采用隐式Newmark法,并在外边界采用Eliane-Dan-Thomas吸收边... 为深入探索流动发声的机理,将Ribner和Meecham提出的膨胀理论扩展到有背景流场存在的情形下,并对同向旋转涡对的发声问题进行了数值求解。空间离散采用高精度谱元法,时间推进采用隐式Newmark法,并在外边界采用Eliane-Dan-Thomas吸收边界条件。计算结果与用匹配渐进展开法得到的解析解进行比较,数值解与解析解吻合较好。另外计算了同向旋转涡对在不同旋转马赫数、均匀流场、剪切流场影响下的发声情况,并且对其频谱成分进行了分析。研究结果表明:谱元法结合膨胀理论能够高精度求解不可压缩流动引起的气动声学问题;吸收边界条件的使用有效降低了声波在边界处的反射;随着旋转马赫数的增大,声波波长减小,声源强度增大,峰值频率也随之增大;在均匀流场和剪切流场的作用下,声场呈现了典型的多普勒效应。 展开更多

关键词 计算气动声学 谱元法 声比拟理论 膨胀理论 吸收边界条件 同向旋转涡对

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