平板壁面湍流脉动压力及其波数——频率谱的大涡模拟计算分析研究 被引量：15

1

作者 张晓龙 张楠 吴宝山 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2014年第10期1151-1164,共14页

壁面湍流脉动压力是重要的流噪声声源,对壁面湍流脉动压力及其波数—频率谱进行数值计算是流声耦合领域的重要课题,开展相应的研究十分必要。文章采用大涡模拟方法(LES)结合动态亚格子涡模型(DSL)与千万量级的精细网格,对平板壁面湍流... 壁面湍流脉动压力是重要的流噪声声源,对壁面湍流脉动压力及其波数—频率谱进行数值计算是流声耦合领域的重要课题,开展相应的研究十分必要。文章采用大涡模拟方法(LES)结合动态亚格子涡模型(DSL)与千万量级的精细网格,对平板壁面湍流脉动压力及其波数—频率谱进行了数值计算,并与试验结果进行了对比分析,验证了数值计算方法的可靠性。首先,介绍了大涡模拟的物理内涵与基本方程,给出了所采用亚格子涡模型的表达式。其次,描述了Abraham试验中矩形试验段的几何特征,给出了网格的剖分形式,并给出了相应的离散求解数值方法以及边界条件的设置。再次,探讨了湍流脉动压力变化规律及其相似律,基于Fourier变换计算得到了湍流脉动压力波数—频率谱,并详细讨论了壁面湍流脉动压力及其波数—频率谱计算值与试验值之间的差异,进行了定量与定性的验证分析,结果表明,计算结果与试验结果吻合良好,计算方法合理可靠,为今后复杂几何模型壁面湍流脉动压力及其波数—频率谱的计算研究工作奠定了基础。最后,基于试验和计算结果,比较分析了常用波数—频率谱理论模型,为波数—频率谱的工程应用提供了参考。 展开更多

关键词 壁面湍流脉动压力 波数-频率谱 大涡模拟 亚格子涡模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

水下航行体表面湍流脉动压力波数−频率谱测试应用分析 被引量：8

2

作者 吕世金 高岩 +1 位作者 刘进 沈琪 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2020年第S01期55-60,共6页

[目的]分析不同模型表面流动激励力的相关性测试结果在流激振动声辐射中的应用。[方法]利用湍流脉动的压力波数−频率谱计算流激平板声辐射模型,建立水下航行体湍流脉动压力波数−频率谱测试应用方法,并将测量结果与经典模型计算结果进行... [目的]分析不同模型表面流动激励力的相关性测试结果在流激振动声辐射中的应用。[方法]利用湍流脉动的压力波数−频率谱计算流激平板声辐射模型,建立水下航行体湍流脉动压力波数−频率谱测试应用方法,并将测量结果与经典模型计算结果进行比较。[结果]结果显示,平板模型的湍流脉动压力波数−频率谱测量结果与经典模型计算结果比较一致,偏差小于3 dB;在环频以上频段,回转体模型可近似为平板,其表面湍流脉动压力波数−频率谱测试结果与平板模型的差别很小,偏差小于3 dB;在环频以下频段,采用平板模型的激励力测试结果计算回转体的流激振动声辐射会带来较大的偏差。[结论]试验与分析结果可为水下航行体流动激励力测试应用提供理论基础。 展开更多

关键词 水下航行体 湍流脉动压力 波数−频率谱 测试

在线阅读 下载PDF 职称材料

壁面涡旋结构与湍流脉动压力的大涡模拟研究 被引量：7

3

作者 张晓龙 张楠 吴宝山 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2014年第8期871-881,共11页

湍流脉动压力是重要的流噪声声源,对其进行数值计算是流声耦合领域的重要课题,开展相应的研究十分必要。文章采用大涡模拟方法(LES)结合四种亚格子涡模型与四套网格,对槽道壁面湍流脉动压力进行了数值计算,并与试验结果进行了对比分析,... 湍流脉动压力是重要的流噪声声源,对其进行数值计算是流声耦合领域的重要课题,开展相应的研究十分必要。文章采用大涡模拟方法(LES)结合四种亚格子涡模型与四套网格,对槽道壁面湍流脉动压力进行了数值计算,并与试验结果进行了对比分析,验证了数值计算方法的可靠性。首先,介绍了大涡模拟的物理内涵与基本方程,给出了常用亚格子涡模型的表达式,并给出了相应的离散求解数值方法以及边界条件的设置。其次,描述了槽道试验段的几何特征,给出了网格的剖分形式。最后,详细讨论了槽道壁面湍流脉动压力频谱计算值与试验值之间的差异,进行了定量与定性的比较分析,同时分析了涡旋结构与近壁面流速分布,研究了亚格子涡模型与网格数量对计算结果的影响,为今后复杂几何模型壁面湍流脉动压力及其频率-波数谱的计算研究工作奠定了基础。 展开更多

关键词 壁面湍流脉动压力 大涡模拟 槽道 亚格子涡模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

管路声学测试中声与湍流脉动压力的分离研究 被引量：4

4

作者 孙玉东 郝夏影 郑明明 《船舶力学》 EI 北大核心 2012年第10期1212-1217,共6页

流动机械和阀件等管路声源的水动力噪声特性通常采用管测法进行。在管壁上嵌入的水听器同时接收到来自声源的"真声"和局部湍流脉动压力产生的"伪声"信号,因此有必要将二者分离,比较其量值和频谱特性,消除伪声对真... 流动机械和阀件等管路声源的水动力噪声特性通常采用管测法进行。在管壁上嵌入的水听器同时接收到来自声源的"真声"和局部湍流脉动压力产生的"伪声"信号,因此有必要将二者分离,比较其量值和频谱特性,消除伪声对真声测量的影响。针对"真声"和"伪声"互不相干的特点,应用互谱和相干分析方法,建立了声与脉动压力分离的数据处理算法。对不同转速水泵在管内产生水动力噪声的测试结果进行数据处理和分析,结果表明,分离获得的湍流脉动压力谱与已有的理论研究结果一致,且量值远低于真声信号,对声源测试影响可以忽略。 展开更多

关键词 声 湍流脉动压力 相干分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

双体船湍流脉动压力激励水下辐射噪声预报研究 被引量：2

5

作者 龚丞 李聪 +1 位作者 赵超 王伟 《舰船科学技术》 北大核心 2020年第15期38-42,共5页

利用大涡模拟技术,对某双体船模型及实船进行湍流脉动压力的数值模拟,并将计算结果作为输入,采用声学有限元法对双体船实船水动力噪声进行了预报。数值模拟结果表明计算与试验数据吻合良好,能够有效地模拟双体船航行时船体周围的湍流脉... 利用大涡模拟技术,对某双体船模型及实船进行湍流脉动压力的数值模拟,并将计算结果作为输入,采用声学有限元法对双体船实船水动力噪声进行了预报。数值模拟结果表明计算与试验数据吻合良好,能够有效地模拟双体船航行时船体周围的湍流脉动压力分布。此外,以湍流脉动压力为输入,通过声学有限元法得到的双体船水下辐射噪声在高频段与以往的统计能量法趋于一致,而在低频段的结果高于统计能量法,可以更加合理地预报双体船的水动力噪声。 展开更多

关键词 双体船 湍流脉动压力 声学有限元 水动力噪声

在线阅读 下载PDF 职称材料

自由来流角度影响下壁面湍流脉动压力波数—频率谱的大涡模拟计算分析研究 被引量：3

6

作者 张晓龙 张楠 吴宝山 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2017年第11期1323-1335,共13页

壁面湍流脉动压力是重要的流噪声声源,对壁面湍流脉动压力及其波数—频率谱进行数值计算是流声耦合领域的重要课题。文章在已有工作的基础上,采用大涡模拟方法(LES)结合动态亚格子涡模型(DSL)与千万量级的精细网格,对不同自由来流角度... 壁面湍流脉动压力是重要的流噪声声源,对壁面湍流脉动压力及其波数—频率谱进行数值计算是流声耦合领域的重要课题。文章在已有工作的基础上,采用大涡模拟方法(LES)结合动态亚格子涡模型(DSL)与千万量级的精细网格,对不同自由来流角度影响下壁面湍流脉动压力及其波数—频率谱进行了数值计算与分析。首先,介绍了大涡模拟基本方法,包括:大涡模拟的物理内涵、基本方程以及所采用亚格子涡模型的表达式。其次,介绍了湍流脉动压力波数—频率谱及其计算与分析方法。再次,对不同自由来流角度情况下的湍流脉动压力及其波数—频率谱进行了计算,并将计算结果进行了比较分析,深入讨论了自由来流角度对湍流脉动压力及其波数—频率谱的影响。结果表明,在自由来流角度影响下,湍流脉动压力及其波数—频率谱主要参数(包括波数—频率谱的谱级峰值、迁移脊在波数—频率域内的分布范围、迁移速度和无量纲迁移速度等)均发生了明显变化,说明自由来流角度对湍流脉动压力波数—频率谱有显著影响,且边界层内湍流脉动压力的能量主要沿流向分布。因此,为了更加准确可靠地研究边界层内湍流脉动压力的主要统计特性及其波数—频率谱,传感器阵列或监测点阵列布置方向应与当地流向(局部剪应力线或摩擦力线)一致。 展开更多

关键词 湍流脉动压力 波数—频率谱 自由来流角度影响 大涡模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

湍流脉动压力下椭球声呐腔水动力自噪声分析 被引量：2

7

作者 彭华康 李天匀 朱翔 《中国舰船研究》 2011年第4期37-42,共6页

运用统计能量法建立水下椭球壳形状的声呐腔模型。利用计算流体动力学软件计算不同航速下声呐罩表面湍流边界层的分离点,考虑了湍流脉动压力空间分布的不均匀性。分析航速以及不同吸声和阻尼处理方案对声呐腔水动力自噪声的影响。理论... 运用统计能量法建立水下椭球壳形状的声呐腔模型。利用计算流体动力学软件计算不同航速下声呐罩表面湍流边界层的分离点,考虑了湍流脉动压力空间分布的不均匀性。分析航速以及不同吸声和阻尼处理方案对声呐腔水动力自噪声的影响。理论评估吸声处理的结果和数值计算的结果比较吻合。研究表明:航速越大,自噪声越大;透声窗面积所占总表面积的比例越小,吸声和阻尼处理的降噪效果越明显;吸声和阻尼处理在中高频段降噪效果更好。研究结果为水下声呐腔水动力自噪声预报和控制提供了参考。 展开更多

关键词 统计能量分析 声呐腔 湍流脉动压力 水动力自噪声

在线阅读 下载PDF 职称材料

压力梯度对湍流边界层壁面脉动压力影响的数值模拟分析

8

作者 舒礼伟 翟树成 《舰船科学技术》 北大核心 2022年第11期40-43,共4页

通过对非平衡态湍流边界层壁面脉动压力的数值模拟研究,建立有压力梯度下的湍流边界层壁面脉动压力数值模拟方法。通过对不同厚度分布的翼型表面的湍流边界层模拟,获得不同压力梯度模型的壁面脉动压力特征。采用湍流边界层参数对脉动压... 通过对非平衡态湍流边界层壁面脉动压力的数值模拟研究,建立有压力梯度下的湍流边界层壁面脉动压力数值模拟方法。通过对不同厚度分布的翼型表面的湍流边界层模拟,获得不同压力梯度模型的壁面脉动压力特征。采用湍流边界层参数对脉动压力频谱进行归一化处理,其频谱特征与试验结果吻合较好。对湍流壁面脉动压力的频率-波数谱进行分析,获得了显著的湍流传输特征。随着不同模型压力梯度的增加,在波数峰脊附近的谱级增加幅值为3 dB。此数值模拟方法可为复杂工况下的湍流边界层壁面脉动压力的数值研究提供技术支撑。 展开更多

关键词 压力梯度 湍流边界层 湍流脉动压力 频率-波数谱

在线阅读 下载PDF 职称材料

汽车表面湍流压力脉动计算精度的研究

9

作者 王俊 陈如意 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第11期1281-1285,共5页

通过运用脱涡模拟(DES)方法对两种网格尺寸和两种几何细节的模型进行计算流体动力学(CFD)分析,获得侧窗表面的湍流脉动声压级,并与风洞试验结果对比,结果表明:1 mm网格的精度较高,而2 mm网格在2000 Hz以后出现明显误差;造型模型在100 H... 通过运用脱涡模拟(DES)方法对两种网格尺寸和两种几何细节的模型进行计算流体动力学(CFD)分析,获得侧窗表面的湍流脉动声压级,并与风洞试验结果对比,结果表明:1 mm网格的精度较高,而2 mm网格在2000 Hz以后出现明显误差;造型模型在100 Hz低频段的误差稍大于整车模型,但在中频和高频段的精度等同于整车模型。Q准则显示1 mm网格可捕捉尺寸更小而涡量更大的涡核,这也正是1 mm网格在高频段精度更高的原因。考虑到计算效率,建议采用造型模型进行湍流压力脉动的计算,且在侧窗区域使用1 mm的加密区。 展开更多

关键词 CFD 湍流压力脉动 脱涡模拟 风洞测试

在线阅读 下载PDF 职称材料

弹性边界条件下矩形薄板流激振动分析

10

作者 张成 李天匀 +1 位作者 朱翔 尚保佑 《船舶力学》 北大核心 2025年第8期1309-1318,共10页

本文采用半解析法开展弹性边界下矩形加筋板在湍流脉动压力激励下的振动研究。引入人工线分布弹簧模拟弹性边界,基于能量原理求解矩形薄板流激受迫振动响应,获得平板表面振动速度的自功率谱密度函数。研究表明:人工弹簧刚度对平板流激... 本文采用半解析法开展弹性边界下矩形加筋板在湍流脉动压力激励下的振动研究。引入人工线分布弹簧模拟弹性边界,基于能量原理求解矩形薄板流激受迫振动响应,获得平板表面振动速度的自功率谱密度函数。研究表明:人工弹簧刚度对平板流激振动响应有影响;随着边界位移弹簧刚度增大,低频下平板均方振速响应值不断减小;当边界线分布位移弹簧刚度大于1010N/m2时,边界对平板流激振动响应的影响较小。讨论了加筋方向和加筋数量对于平板流激振动响应的影响,与无筋平板相比,加筋平板能有效降低平板流激低频振动响应。研究结果可为分析不同边界约束下矩形加筋板流激振动性能提供理论参考。 展开更多

关键词 湍流脉动压力 平板振动 弹性边界 声振耦合

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于梳状函数的有限长圆柱壳水动力噪声计算方法

11

作者 俞白兮 朱正道 +1 位作者 李凯 司马灿 《船舶力学》 北大核心 2025年第7期1122-1133,共12页

单层圆柱壳是水下航行体常见的结构形式,在水动力噪声控制方面较双层圆柱壳更具优势,但随着航速的增加,单层圆柱壳的水动力噪声问题仍不可忽视。本文建立了无限大理想水介质中有限长圆柱壳的声振耦合模型,并基于梳状函数,采用相关函数... 单层圆柱壳是水下航行体常见的结构形式,在水动力噪声控制方面较双层圆柱壳更具优势,但随着航速的增加,单层圆柱壳的水动力噪声问题仍不可忽视。本文建立了无限大理想水介质中有限长圆柱壳的声振耦合模型,并基于梳状函数,采用相关函数和功率谱密度函数建立了有限长圆柱壳受湍流边界层脉动压力激励的水动力噪声计算方法。计算中分别采用梳状函数法与直接扩展法建立圆柱面的湍流边界层脉动压力波数–频率谱,并分析了不同方法对圆柱表面激励力与壳体振动位移的影响,最后将两种方法计算得到的辐射声功率与统计能量法结果作比较。研究结果表明:基于梳状函数法得到的圆柱面湍流边界层脉动压力作用力和圆柱壳振动位移功率谱密度函数与直接扩展法的计算结果存在差异,其中基于梳状函数法计算得到的圆柱壳辐射声功率与统计能量法计算结果在中高频具有更好的一致性,验证了基于梳状函数的有限长圆柱壳水动力噪声计算方法具有更好的准确性。此外,对比了不同航速、不同壳体厚度对圆柱壳受湍流边界层脉动压力激励的辐射声功率的影响,计算结果符合水动力噪声的一般规律。 展开更多

关键词 有限长圆柱壳 湍流边界层脉动压力 梳状函数法 水动力噪声

在线阅读 下载PDF 职称材料

国外舰船水动力噪声研究进展概述 被引量：38

12

作者 俞孟萨 吴有生 庞业珍 《船舶力学》 EI 北大核心 2007年第1期152-158,共7页

水动力噪声是潜艇和水下航行体较大航速时的主要噪声源,在低Ma数情况下,它主要是湍流边界层脉动压力激励结构振动产生的辐射噪声。文章综述湍流边界层脉动压力的频率—波数谱模型、湍流脉动压力测量方法以及弹性结构受湍流脉动压力激励... 水动力噪声是潜艇和水下航行体较大航速时的主要噪声源,在低Ma数情况下,它主要是湍流边界层脉动压力激励结构振动产生的辐射噪声。文章综述湍流边界层脉动压力的频率—波数谱模型、湍流脉动压力测量方法以及弹性结构受湍流脉动压力激励的外部区域场计算的研究进展。 展开更多

关键词 湍流边界层脉动压力 弹性结构 声辐射 频率-波数谱

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于A柱后视镜车内气动噪声数值模拟与预测 被引量：10

13

作者 唐荣江 胡宾飞 +3 位作者 张淼 陆增俊 肖飞 赖凡 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期522-530,共9页

针对后视镜引起的前侧窗与车内气动噪声问题,采用计算流体力学(CFD)方法对某商用车进行车外后视镜区域数值模拟和车内噪声预测的研究。稳态分析采用RANS模型中SST(Menter)k-ω模型,瞬态分析采用基于SST(Menter)k-ω的分离涡模拟(DES);... 针对后视镜引起的前侧窗与车内气动噪声问题,采用计算流体力学(CFD)方法对某商用车进行车外后视镜区域数值模拟和车内噪声预测的研究。稳态分析采用RANS模型中SST(Menter)k-ω模型,瞬态分析采用基于SST(Menter)k-ω的分离涡模拟(DES);通过分析后视镜侧窗区域的稳态静压力与瞬态动压力、速度和涡量云图,揭示了因A柱后视镜而产生车窗表面的湍流压力脉动的机理;同时求解瞬态流场获得两侧车窗表面湍流压力脉动载荷。采用声学FEM方法将车窗表面湍流压力脉动作为边界条件来计算气动噪声的传播,基于车内声学空间不同频率的声压级云图分布规律,说明了车内气动噪声主要集中在中低频段和声压级最大的分布区域;驾驶员左耳旁声压级曲线展示了20-2500 Hz频段内声压级变化规律。最后进行实车道路滑行测试,证实了气动噪声在车速80-110 km/h时较为明显的结论;采用CFD结合声学有限元的方法可较为准确地预测车内100-2500 Hz气动噪声的声压级,为优化后视镜、降低驾驶室内气动噪声提供仿真和试验的技术方案。 展开更多

关键词 分离涡模拟 后视镜区域 气动噪声 湍流压力脉动 声类比 声学有限元法

在线阅读 下载PDF 职称材料

汽车后视镜气动噪声仿真与实验研究 被引量：7

14

作者 王俊 陈如意 +2 位作者 杨健国 龚旭 李林 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第12期1480-1487,共8页

根据计算进气格栅开、闭两种状态的整车模型的空气动力学性能参数对比风洞实验结果,确定了原设计的整体流动仿真的精度;而基于该模型运用DES法计算的侧窗表面测点的声压级与实验结果对比,确定了2mm网格气动噪声仿真的精度。对新方案和... 根据计算进气格栅开、闭两种状态的整车模型的空气动力学性能参数对比风洞实验结果,确定了原设计的整体流动仿真的精度;而基于该模型运用DES法计算的侧窗表面测点的声压级与实验结果对比,确定了2mm网格气动噪声仿真的精度。对新方案和原设计运用Q准则的流态显示,表明新方案后视镜尾流区的流动状态得到改善;侧窗表面的湍流压力脉动的对比表明,后视镜外形的改动对湍流压力脉动影响很小;而通过Lighthill声类比法获得的声压脉动却有显著差异,新方案在2 000～8 000Hz范围内的声压脉动明显减小。Beamforming测试的声源分布和改进效果,与CFD计算预测一致,且与车内的声压级测试有很好的相关性。以上研究表明:Q准则的流态显示可用于气动噪声的定性评估;声压脉动是后视镜气动噪声仿真最主要的评价依据,不可忽略。 展开更多

关键词 后视镜 气动噪声 湍流压力脉动 声压脉动 风洞测试

在线阅读 下载PDF 职称材料

二维低噪声风洞设计 被引量：4

15

作者 庞业珍 俞孟萨 +4 位作者 戴江 余晓丽 田于逵 李明政 宋长友 《舰船科学技术》 2011年第3期22-26,共5页

湍流边界层脉动压力谱是水动力噪声预报的重要输入参数。为满足湍流边界层脉动压力测试需求,设计并建造了二维低噪声风洞。风洞设计从流体动力学和声学2方面考虑。流体动力学设计既需要满足流速要求,又需要降低试验段湍流度,提高流动稳... 湍流边界层脉动压力谱是水动力噪声预报的重要输入参数。为满足湍流边界层脉动压力测试需求,设计并建造了二维低噪声风洞。风洞设计从流体动力学和声学2方面考虑。流体动力学设计既需要满足流速要求,又需要降低试验段湍流度,提高流动稳定性;声学设计从洞壁隔声,洞体内部消声以及减振3个方面考虑,专门设计了声流式消声器、微穿孔消声器及消声弯头用于降低试验段噪声。二维低噪声风洞建成后有效进行了湍流边界层脉动压力测试。 展开更多

关键词 消声风洞 声流式消声器 湍流边界层脉动压力

在线阅读 下载PDF 职称材料