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水面舰船粘性流场和流噪声的数值计算

于汉,  李清,  杨德庆

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于汉, 李清, 杨德庆. 水面舰船粘性流场和流噪声的数值计算[J]. 中国舰船研究, 2017, 12(6): 22-29. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.06.004
引用本文: 于汉, 李清, 杨德庆. 水面舰船粘性流场和流噪声的数值计算[J]. 中国舰船研究, 2017, 12(6): 22-29. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.06.004
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YU Han, LI Qing, YANG Deqing. Numerical simulation of viscous flow and hydrodynamic noise in surface ship[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2017, 12(6): 22-29. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.06.004
Citation: YU Han, LI Qing, YANG Deqing. Numerical simulation of viscous flow and hydrodynamic noise in surface ship[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2017, 12(6): 22-29. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.06.004
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水面舰船粘性流场和流噪声的数值计算

doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.06.004

  • 1 高新船舶与深海开发装备协同创新中心, 上海 200240;

  • 2 上海交通大学 海洋工程国家重点实验室, 上海 200240;

  • 3 上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院, 上海 200240

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（51479115）
详细信息
    作者简介:

    于汉,男,1993年生,硕士生。研究方向:船舶与海洋工程。E-mail:erofish@sjtu.edu.cn;李清,男,1993年生,博士生。研究方向:船舶声学计算方法与优化。E-mail:liqing5504@sjtu.edu.cn

    通讯作者:

    杨德庆(通信作者),男,1968年生,博士,教授,博士生导师。研究方向:船舶与海洋工程。E-mail:yangdq@sjtu.edu.cn

  • 中图分类号: U661.44

Numerical simulation of viscous flow and hydrodynamic noise in surface ship

  • 1 Collaborative Innovation Center for Advanced Ship and Deep-Sea Exploration, Shanghai 200240, China;

  • 2 State Key Laboratory of Ocean Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China;

  • 3 School of Naval Architecture, Ocean and Civil Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China

  • 摘要: [目的] 水面舰船周围因非定常流动引起的流噪声问题是舰船声隐身设计技术的难点，自由液面的存在使之不同于潜艇水动力噪声计算。为解决这一问题， [方法] 采用流体体积（VOF）法结合SST k-ω湍流模型计算船体外非定常流场，赋予自由液面空气声阻抗来模拟吸声边界。将船体表面脉动压力作为流噪声声源，应用声学有限元法计算水面舰船的水下辐射噪声。 [结果] 计算所得结果与实验值吻合良好，表明噪声源主要集中在船艏兴波处。 [结论] 所得结果表明所用计算方法可以较准确地模拟水面舰船的流场与声场，对水面舰船声隐身设计具有参考价值。
    Abstract: [Objectives] The problem of noise caused by an unsteady flow field around a surface ship is a difficulty facing the stealth design of ship hulls, in which the existence of the free surface makes it different from submarine hydrodynamic noise calculation. To solve this problem, [Methods] the Volume of Fluid(VOF) method and SST k-ω turbulence model are combined to simulate the unsteady flow field of the hull, and the free surface is given an air acoustic impedance to simulate the absorption boundary. The pulsating pressure of the hull surface is used as the source of the noise, and the underwater radiation noise of the surface ship is calculated with the acoustic finite element method. [Results] The results show high agreement with the experimental results and previous simulation results. The noise sources are mainly concentrated at the bow of the hull. [Conclusions] The results show that this calculation method can accurately simulate the flow field and sound field of a surface ship, and it can provides valuable reference for the acoustic stealth design of surface ships.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-05-09
  • 刊出日期:  2017-12-08

水面舰船粘性流场和流噪声的数值计算

doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.06.004
  • 1 高新船舶与深海开发装备协同创新中心, 上海 200240;
  • 2 上海交通大学 海洋工程国家重点实验室, 上海 200240;
  • 3 上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院, 上海 200240
    • 基金项目:  国家自然科学基金资助项目（51479115）
    作者简介:

    于汉,男,1993年生,硕士生。研究方向:船舶与海洋工程。E-mail:erofish@sjtu.edu.cn;李清,男,1993年生,博士生。研究方向:船舶声学计算方法与优化。E-mail:liqing5504@sjtu.edu.cn

    通讯作者: 杨德庆(通信作者),男,1968年生,博士,教授,博士生导师。研究方向:船舶与海洋工程。E-mail:yangdq@sjtu.edu.cn
  • 收稿日期: 2017-05-09
  • 刊出日期: 2017-12-08

  • 中图分类号: U661.44

摘要: [目的] 水面舰船周围因非定常流动引起的流噪声问题是舰船声隐身设计技术的难点，自由液面的存在使之不同于潜艇水动力噪声计算。为解决这一问题， [方法] 采用流体体积（VOF）法结合SST k-ω湍流模型计算船体外非定常流场，赋予自由液面空气声阻抗来模拟吸声边界。将船体表面脉动压力作为流噪声声源，应用声学有限元法计算水面舰船的水下辐射噪声。 [结果] 计算所得结果与实验值吻合良好，表明噪声源主要集中在船艏兴波处。 [结论] 所得结果表明所用计算方法可以较准确地模拟水面舰船的流场与声场，对水面舰船声隐身设计具有参考价值。

English Abstract

于汉, 李清, 杨德庆. 水面舰船粘性流场和流噪声的数值计算[J]. 中国舰船研究, 2017, 12(6): 22-29. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.06.004
引用本文: 于汉, 李清, 杨德庆. 水面舰船粘性流场和流噪声的数值计算[J]. 中国舰船研究, 2017, 12(6): 22-29. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.06.004
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YU Han, LI Qing, YANG Deqing. Numerical simulation of viscous flow and hydrodynamic noise in surface ship[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2017, 12(6): 22-29. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.06.004
Citation: YU Han, LI Qing, YANG Deqing. Numerical simulation of viscous flow and hydrodynamic noise in surface ship[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2017, 12(6): 22-29. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.06.004
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