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国外舰船水动力噪声研究进展概述_俞孟萨

第11卷第1期船舶力学Vol.11No.12007年2月JournalofShipMechanicsFeb.2007

文章编号:1007-7294(2006)05-0152-07

国外舰船水动力噪声研究进展概述

俞孟萨,吴有生,庞业珍

(中国船舶科学研究中心,江苏无锡214082)

摘要: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。

关键词:湍流边界层脉动压力;弹性结构;声辐射;频率—波数谱

中图分类号:U661.44文献标识码:A

Areviewofprogressforhydrodynamicnoiseofships

YUMeng-sa,WUYou-sheng,PANGYe-zhen

(ChinaShipScientificResearchCenter,Wuxi214082,China)

Abstract:Hydrodynamicnoiseisanimportantnoisesourceofsubmarineandunderwatervehicleswhentheyarecruisingatahighspeed.Generally,whentheManumberislow,thehydrodynamicnoiseismainlyradiatedbyvibratingelasticstructuresexcitedbywall-pressurefluctuationsbeneathturbulentboundarylayers(TBL).Inthispaper,theprogressofresearchingthefrequency-wavenumberspectrummodelsandthemeasurementmethodsofwall-pressurefluctuationsbeneathTBLwerechieflyintroduced.Andthecalcula-tionofacousticradiationofelasticstructuresexcitedbywall-pressurefluctuationsbeneathTBLispresent-ed.

Keywords:pressurefluctuationsbeneathturbulentboundarylay;elasticstructures;acousticradiation;

frequency-wavenumberspectrum

1前言

当潜艇、舰船、鱼雷航行时,物面边界层由层流发展为湍流。层流边界层为稳定的流动,湍流边界层为时间和空间上随机变化的流动状态。湍流边界层内随机的速度扰动产生随机的脉动压力。这种附面的随机脉动压力一方面直接产生辐射噪声,另外一方面激励物面弹性结构振动并产生辐射噪声,统称为水动力噪声。水中运动物体的Ma数较小,湍流脉动压力的直接声辐射可以忽略。一般来说,水动力噪声作为舰艇、鱼雷的三种主要噪声源之一,其强度随航速增加而迅速增加,辐射声功率正比于航速的5 ̄7次方。低航速时它对辐射噪声的贡献往往被机械噪声和螺旋桨噪声所掩盖,航速较高时(10节以上),水动力噪声会在辐射噪声中占有一定比例,而且,随着机械噪声和螺旋桨噪声的有效控制,水动力噪声的作用将会有所增加。

湍流边界层脉动压力激励结构振动产生噪声,是一个流体、结构和声场的相互作用问题,求解这个问题有三个基本内容:其一、确定湍流脉动压力的频率—波数谱,作为输入参数;其二、求解结构耦合振动;其三、计算外部区域辐射声场或内部区域自噪声场。

收稿日期、2006-10-09

作者简介:俞孟萨(1960-),男,中国船舶科学研究中心研究员。