海洋螺旋桨尖涡空化的水声噪声建模
流体动力学
2024-05-27 v1
摘要
本文旨在研究全尺寸海洋螺旋桨的湍流涡流和探讨其在水下辐射噪声背后的物理机制。我们采用标准动态大涡模拟（LES）进行湍流涡流建模，采用 Schnerr-Sauer 空化模型，同时考虑 Ffowcs-Williams-Hawkings 声学类比进行水声建模。本次研究以著名的 Potsdam 螺旋桨测试案例为例，分析湍流涡旋空化流动及其相关的水声辐射。首先，对比实验数据，对建模框架进行验证，捕获了显著的双螺旋尖涡空化及其在涡旋轨迹上的定性模式。在与非空化情况相比，螺旋桨表面的压力分布更为无序，这在推力谱中表现为低频声峰和高频宽带成分的相对更强功率。具体而言，空化的发生导致了单偶极声源的增强，以及空化气泡和湍流涡旋结构的破裂。此外，与螺旋桨通过频率谱中波束频率的谐波频率对应的声波也得到增强。总体而言，空化结构的生成在所有方向上都增强了 URN 的声学能量，尤其是在下游方向，声压水平可提高最高 20 dB。
引用
@article{arxiv.2405.15133,
title = {Modeling of Hydroacoustic Noise from Marine Propellers with Tip Vortex Cavitation},
author = {Zhi Cheng and Suraj Kashyap and Brendan Smoker and Giorgio Burella and Rajeev Jaiman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.15133},
year = {2024}
}