泵噴推進器線譜非定常推力預報方法與試驗驗證

何升陽,武星宇,魏應三,靳栓寶,翟 碩,程 功

(海軍工程大學 艦船綜合電力技術國防科技重點實驗室, 湖北 武漢 430033)

在無空化狀態下,泵噴推進器的水動力噪聲可以分為線譜噪聲和寬頻噪聲兩部分。線譜噪聲由推進器轉子與周期性來流相互作用產生;寬頻噪聲則由轉子/導葉與進流流場的湍流相互作用產生。雖然在整個頻帶內寬頻噪聲的數值較大,但是在頻譜曲線中寬頻噪聲在數值上要遠小于線譜噪聲。為抑制泵噴推進器水動力線譜噪聲,有必要開展周期性進流與轉子互作用響應研究。

數值計算方法可以處理更為復雜的結構,以往計算螺旋槳推進器輻射噪聲常用的數值方法包括直接計算方法和混合計算方法[1-2]。通過求解推進器流場非定常N-S方程可直接得到其輻射噪聲,該方法優點在于不需要任何假設、條件少、精度高,但缺點是計算資源消耗大、時間消耗長,不利于推進器初期的優化設計[3]。基于聲類比方程的混合計算方法是目前常用的數值計算方法,最常用的是計算流體力學(computational fluid dynamics, CFD)和邊界元方法(boundary element method, BEM)。付健等[4]和張明宇等[5]通過CFD方法計算得到泵噴固壁表面的非定常脈動壓力,并將泵噴固壁面分為靜止部件和旋轉部件,將靜止部件上的非定常脈動壓力映射到聲學邊界元網格,完成其遠場輻射噪聲計算;對于旋轉部件,將旋轉部件表面的非定常脈動壓力等效為旋轉偶極子,以此作為聲源輸入并求得遠場輻射噪聲,最后將靜止部件與旋轉部件的噪聲相加得到總的輻射噪聲。……