水下圆柱壳结构流噪声仿真及降噪技术研究

周志洪，林永水，陈 威，池晴佳

（武汉理工大学理学院，武汉 430070）

潜艇、潜水器以及拖曳声呐等柱壳结构在海洋探测开发方面应用广泛。由于在航行过程中，海流会使得柱形结构表面产生周期性压力波动，激发出流噪声，对内部人员的舒适度和设备的灵敏性会产生影响[1]。当来流与壳体垂直时，阻力系数和升力系数幅值均较大，同时噪声显著增大[2]。为降低流噪声对水下柱壳结构内部设备和人员的影响，国内外学者对其流噪声机理以及降噪技术等方面展开了相关研究。

时胜国[3]等从理论上推导出平面声波对弹性柱壳声的矢量声场数学表达式，计算了不同壳体参数下水听器的声波接收响应幅值和相位；汤渭霖等[4]通过波数-频率谱传递函数，对黏弹性圆柱壳和流体负荷整个系统进行理论推导，导出了湍流边界层压力起伏激励下管内噪声场互谱函数的一般表示式，并且用数值积分方法计算了柱壳半径、壳厚、材料吸收及流速等因素对噪声降低值的影响；刘国庆[5]基于大涡模拟和Lighthill声类比理论对圆柱绕流场和声场进行了数值仿真，得到其声压级随速度和雷诺数的变化规律；吕世金等[6]对双层加肋圆柱壳模型采用模态分析法进行研究，建立此模型水动力噪声计算方法，并验证了该方法的可靠性，能更好反映航行体结构声辐射特征；王曦晖等[7]结合SST-SBES湍流模型和FW-H 声类比方法，对水下航行器不同形状围壳结构的水动力噪声进行参数化分析，得到围壳前缘加装填角可以有效抑制噪声的结论。……