湍流边界层脉动压力波数-频率谱模型对比研究.pdf

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1、第6卷第1期中国舰船研究V01．6No．1垫!!堡兰旦璺堕!翌!!!』!坚翌堂!!兰皇i￡曼壁!!堡垒￡!垒：垫!!doi：10．3969／j．issn．1673—3185．2011．01．007湍流边界层脉动压力波数一频率谱模型对比研究王春旭曾革委许建中国舰船研究设计中心．湖北武汉430064摘要：湍流边界层噪声是舰船主要水动力噪声之一。湍流边界层噪声预报须选用适当的脉动压力波数一频率谱模型。引入6种常用的脉动压力波数一频率谱模型。在波数域和频域内进行对比：运用这些模型对槽道流边界层脉动压力自功率谱进行预报．并引入试

2、验结果进行对比．为T程应用中选择适当的脉动压力波数一频率谱模型提供依据：Corcos模型物理意义明确，但预报精度稍差：Chase模型表达式复杂，经验性更强。物理意义不明晰，预报精度较高．关键词：湍流边界层噪声；波数一频率谱模型；脉动压力：自功率谱中图分类号：U661．44文献标志码：A文章编号：1673—3185(2011)0l一35一06AComparativeStudyofModelsfortheWavenumber-FrequencySpectrumofTBLFluctuationPressureWangChun

3、-xu历昭Ge--weiXuJianChinaShipDevelopmentandDesigncenter，Wuhau430064，ChinaAbstract：TheTurbulentBoundaryLayers(TBL)noiseisoneofthemajorcomponentsofhydrodynamicnoise．ForpredictionoftheTBLnoise．howeveritrequiresasuitablemodelofthewavenumber—ffequen-cyspectrumofTBLfluc

4、tuationpressure，80choosingamostappropriatemodelbecomessubstantiallyimportant．Sixkindsofwavenumber-frequencyspectrummodelswereintroducedandcomparedinfre—quencydomainandwavenumberdomaininthisstudy．Theauto-spectrumofTBLpressureofachannelwascalculatedwiththesixmodel

5、sasmentionedabove，andalsocomparedwiththeexperimentalresults．Someofavailableresultsarepresentedforpracticaluse．ThestudyshowsthattheCorcosmodelhasdeft—nitephysicalsignificancebutlessaccuracy，otherthanChasemodel，whichisempiricalandhasmuchmorecomplicatedexpression，b

6、utusuallyleadstomoreaccurateresultswiththeexperimental's．Keywords：TBLnoise；wavenumber-frequencyspectrummodel；TBLfluctuationpressure；auto-spectrum1引言当舰船、鱼雷或者拖曳导流罩航行时．物面边界层由层流发展为湍流。湍流边界层为时间一空间上随机变化流动状态。湍流边界层内随机的速度扰动会产生随机的脉动压力，这种随机脉动压力一方面直接产生辐射噪声。另一方面激励物面弹性结构振动并产生辐

7、射噪声，统称为“水动力噪声”。俞孟萨⋯对这个问题做过全面的综述。无论是计算湍流边界层脉动压力直接辐射噪声．还是预报其激励弹性结构振动而产生的辐射噪声．其方法仍是基于“声比拟”思想的。将边界层脉动压力作为“力源”代人到声比拟方程预报相应的辐射噪声。因此．如何定性定量地描述湍流边界层内部随机脉动压力是首要的问题．统计湍流理论是最适当的选择．采用频率一波数谱定量地描述这种面分布的时间空间随机脉动压力。频率一波数谱是通过大量的试验测量拟合出来的经验表达式。收稿日期：2010一cr7—20基金项目：“十一五”装备预研课题(513

8、10蝴2)作者简介：王春旭(1981一)，男，博士。研究方向：舰船声隐身技术。E-mail：chxwang@yahoo．ca曾革委(1968一)，男，博士，研究员。研究方向：舰船声隐身技术。许建(1966一)，男，博士，研究员。研究方向：舰船声隐身技术。中国舰船研究第6卷Corcos[2【、Efimtsov[引、Smol’yako