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《基于 CFD 的水下航行器流向方向上腔體距離的研究.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＰＰ／ＣＡＭ現(xiàn)代制造工程（ＭｏｄｅｒｎＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）２０１３年第１１期基于CFD的水下航行器流向方向上腔體距離的研究龐月，曹家鑫（天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，天津３０００７２）摘要：以水下航行器上的腔體間距為研究對(duì)象，采用大渦數(shù)值模擬方法求解，建立了不同腔體間距的二維方腔模型，模擬其流場(chǎng)及聲場(chǎng)特性，并分析流場(chǎng)與聲場(chǎng)的相關(guān)性，揭示渦聲關(guān)系，從而控制和改善水下航行器的渦流邊界層流動(dòng)狀態(tài)，為其低阻力、低噪聲及高可靠航行性能優(yōu)化設(shè)計(jì)提供較好的理論工具。關(guān)
2、鍵詞：流體動(dòng)力學(xué)；方腔排布；流動(dòng)噪聲中圖分類號(hào)：ＴＫ７ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ文章編號(hào)：１６７１—３１３３（２０１３）１１—００７６—０５ResearchaboutthedistanceofcavitydowntheflowdirectionofAUVbasedonCFDＰａｎｇＹｕｅ，ＣａｏＪｉａｘｉｎ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７２，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ｒｅｓｅａｒｃｈｔｈｅａｕｔｏｎｏｍｏｕ
3、ｓｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｖｅｈｉｃｌｅａｓｏｂｊｅｃｔ．Ｕｓｅｔｈｅｍｕｌｔｉ-ｓｃａｌｅａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄｓｅｔｕｐｔｈｅｗａｔｅｒｏｆｔｈｅａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｖｅｈｉｃｌｅｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｍｕｌｔｉ-ｃａｖｉｔｙｏｆａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｕｎｄｅｒ-ｗａｔｅｒｖｅｈｉｃｌｅ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｍｕｌｔｉ-ｃａｖｉｔｙｌａｙｏｕｔｏｎｔｈｅｖｏｒｔｅｘｆｉｅｌｄ
4、ａｎｄｔｈｅｒａｄｉａｔｅｄｎｏｉｓｅｆｉｅｌｄｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｆｏｒｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｏｆｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｓｈｉｐｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｎｏｉｓｅｏｆ，ａｎｄｐｒｏｖｉｄｅｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｔｏｏｌｓｆｏｒｉｔｓｌｏｗｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｌｏｗｎｏｉｓｅａｎｄｈｉｇｈｒｅｌｉａ-ｂｌｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎ．Keywords：ＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌＦｌｕｉｄＤｙｎａｍｉｃｓ（ＣＦＤ）；
5、ｓｑｕａｒｅｃａｖｉｔｙｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ；ｆｌｏｗｎｏｉｓｅ為：把原來(lái)在時(shí)間域及空間域上連續(xù)的物理量的場(chǎng)，０ 引言如速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)，用一系列有限個(gè)離散點(diǎn)上的變量由于水下航行器要在海洋環(huán)境下進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)序、長(zhǎng)值的集合來(lái)代替，通過(guò)一定的原則和方式建立起關(guān)于距離的工作，航行器上需要搭載各種不同的海洋監(jiān)測(cè)這些離散點(diǎn)上場(chǎng)變量之間關(guān)系的代數(shù)方程組，然后求［１］與勘探儀器，造成其表面出現(xiàn)大量不規(guī)則凸起、腔體解代數(shù)方程組，獲得場(chǎng)變量的近似值。仿真涉及兩或者孔隙，水流流經(jīng)其凸起、孔穴等附體結(jié)構(gòu)時(shí)會(huì)產(chǎn)大部分，
6、即首先采用ＦＬＵＥＮＴ軟件對(duì)空腔周圍的流體生流動(dòng)噪聲，水下裝備產(chǎn)生的噪聲一方面使海洋環(huán)境進(jìn)行水動(dòng)力學(xué)仿真，將流場(chǎng)的計(jì)算結(jié)果賦予聲場(chǎng)模遭受噪聲污染，另一方面也降低了水下裝備的安全性型，然后采用ＡＣＴＲＡＮ軟件對(duì)渦流噪聲進(jìn)行仿真。具與可靠性。本文主要針對(duì)水下航行器上的空腔結(jié)構(gòu)體的研究方案流程如圖１所示。在流向方向上腔體間距對(duì)流動(dòng)噪聲的影響進(jìn)行研究，２ 幾何模型與網(wǎng)格劃分對(duì)方腔排布提出合理性建議。根據(jù)筆者所在實(shí)驗(yàn)室前期研究成果表明，二維方１ 研究方法腔模型的長(zhǎng)度l和深度d之比（長(zhǎng)深比）為１∶１時(shí)，空本
7、文以計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（ＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌＦｌｕｉｄＤｙ-腔流動(dòng)噪聲及聲輻射均較小，因此，本文以該長(zhǎng)深比ｎａｍｉｃｓ，ＣＦＤ）為基本理論，結(jié)合大渦數(shù)值模擬思想模型為基準(zhǔn)，對(duì)雙腔間距的設(shè)計(jì)提出指導(dǎo)性建議。（ＬＥＳ）進(jìn)行仿真，研究不同腔體間距對(duì)渦流噪聲的影２．１ 幾何模型響。計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（ＣＦＤ）是通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)值計(jì)算二維方腔模型的長(zhǎng)、深尺寸分別為：長(zhǎng)度l＝５ｃｍ，和圖像顯示，對(duì)包含有流體流動(dòng)和熱傳導(dǎo)等相關(guān)物理深度d＝５ｃｍ。為了保證流動(dòng)的充分進(jìn)行，設(shè)定入流口現(xiàn)象的系統(tǒng)所做的分析。ＣＦＤ的基本思
8、想可以歸結(jié)深度d入＝５d＝２５ｃｍ，出流口深度d出＝５d＝２５ｃｍ，入７６龐月，等：基于ＣＦＤ的水下航行器流向方向上腔體距離的研究２０１３年第１１期則分布。其目的是使近壁位置的網(wǎng)格較小，以觀察近壁位置的流動(dòng)情況；基于筆者所在實(shí)驗(yàn)室前期對(duì)壁湍流的討論，對(duì)近壁區(qū)域（在聲源區(qū)靠近方腔前壁和后壁的區(qū)域）進(jìn)行特殊劃分，運(yùn)用邊界層網(wǎng)格控制其距離，空腔內(nèi)部及邊界層最小網(wǎng)格尺寸為０．０７ｍｍ，單元數(shù)為３８７３６，節(jié)點(diǎn)數(shù)為３９５６８，流場(chǎng)網(wǎng)格劃分示意圖如圖３所示。圖３ 流場(chǎng)網(wǎng)格劃分示意圖圖１ 研究方案流程２．３
