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上海交通大学
硕士学位论文
全附体潜艇的流场和流噪声的数值研究
姓名:卢云涛
申请学位级别:硕士
专业:船舶与海洋结构物设计制造
指导教师:张怀新
20080201
上海交通大学硕士学位论文


全附体潜艇的流场和流噪声的数值研究
摘要
本文首先以水滴型潜艇“大青花鱼”为计算模型,分别采用目前应用较广的四种湍流模
型:RNGκε−−−−,,, Realizable κεκω SST κω结合 RANS 方程和 FW-H 声学模型(The
Ffowcs Williams and Hawkings Acoustic Model)对水滴型潜艇模型的流噪声进行模拟,并将
计算结果分别与试验值进行了对比分析,从中我们知道对于本文的计算模型和条件,相比较
于其他三个湍流模型, RNG k −ε结合 RANS 方程和 FW-H 声学模型的方法可以较好地
预报潜艇的阻力和流噪声。
在以上工作的基础上,我们采用 SIMPLE 算法结合 RNG k −ε湍流模式计算了全附体
潜艇 DARPA SUBOFF 潜艇的三维流场,并对流场模拟结果进行验证,在此基础上加载 FW-H
声学模型(The Ffowcs Williams and Hawkings Acoustic Model)进行非定常计算,对潜艇流
噪声声场进行模拟,计算了潜艇的自噪声和辐射噪声,验证了两种潜艇流噪声声场的特性。
计算结果表明所采用的计算方法可以比较准确地模拟潜艇的流场和流噪声。
随后我们考察了潜艇的附体即指挥台﹑尾翼对潜艇的流场和流噪声的影响,详细计算了
DARPA SUBOFF 潜艇模型裸艇体(hull)﹑有尾翼(stern appendages)﹑有指挥台(sail
appendage)和全附体(fully appended)潜艇的流场和流噪声。并对计算结果进行对比分析,
得到了各附体及其相互作用对潜艇周围流场和流噪声的影响。
最后还对目前应用较多的两种尾翼布置形式十字型和 X 型尾翼的潜艇流场和流噪声进
行对比计算,结果表明这两种尾翼布置形式在阻力和流噪声方面的表现基本相同。


关键词:流噪声、数值计算方法、潜艇、附体、流场模拟



本论文得到国家自然科学基金项目(10772119), 低水动力噪声水下潜体的数值模拟与实验研究的资助。
上海交通大学硕士学位论文
Numerical Simulation of Flow-field and Flow-noise of
Fully Appendage Submarine
ABSTRACT
The turbulence models RNGκ−εκεκωκω,,, Realizable−− SST −are all
two-equation models and well known now. Combining these models with the RANS equation and
the FW-H(The Ffowcs Williams and Hawkings Acoustic Model)respectively, the flow-noise of
the water-drop shaped submarine model was calculated. pared with the experimental
results, we got the conclusion that for putational model and conditions, the turbulence
model RNG k −bined with RANS equation and the FW-H acoustic model can better
simulate the resistance and flow-noise of the pared with other turbulence models.
Based on the work mentioned above, using the numerical method SIMPLE (Semi-Implicit
Method for Pressure-Linked Equations) and the RNG k −ε two-equation turbulence model, the
three-dimensional viscous flow field of fully appendage submarine called DARPA SUBOFF was
solved. U