E779A螺旋桨水下湍流噪声模拟

    螺旋桨形成的湍流噪声是水面以及水下航行体的主要噪声源之一，降低螺旋桨噪声对舰船隐身设计具有重要意义。航行体行进过程中，螺旋桨形成的噪声源包括湍流脉动声源，空泡气蚀与湮灭声源，等等。由于水洞实验背景噪声较高，很难准确测量螺旋桨水下湍流噪声，因而通过计算机仿真模型完成数值分析对进一步指导螺旋桨低噪音设计较为重要。

    为了寻找螺旋浆噪声的模拟方案，海基科技与中国船舶某设计研究所密切合作，以E779A标准试验桨为例模拟了螺旋浆的水动噪声。

    目前，适于广泛工程应用的湍流噪声分析方式主要采用基于Lighthill声类比理论的多步法，包括CFD非定常流场模拟和CAA气动噪声计算两个阶段。本方案采用专业声学有限元/无限元软件ACTRAN的Aero-acoustics湍流噪声分析模块对欧洲E779A标准试验桨进行无空化工况下的三维湍流噪声模拟。

    本方案通过FLUENT6.3.26软件完成E779A螺旋桨水下无空化工况LES非定常模拟，然后通过ACTRAN-Aeroacoustics的Lighthill声类比算法提取CFD非定常湍流噪声源，并进一步完成声场计算。CFD模拟部分采用结构化六面体网格与非结构化四面体网格相结合的混合网格建立三维流场模型，网格质量、使用效率、边界层解析效果较高，CAA部分采用非结构化四面体网格建立三维声学模型、建模简便快速且计算结果较好。计算结果包括螺旋桨工作过程中形成的湍流噪声源频谱特性曲线，远场声学指向性曲线，有限元计算域声学参量分布，以及通过无限元技术计算得到的特别关注的计算域以外的特定空间位置的声学参量。模拟结果明确反映出螺旋桨湍流声源空间分布特点，以及频率相关的空间辐射指向性特征，对螺旋桨低噪音设计具有较好指导意义。

通过实际工程问题的模拟找到了模拟螺旋浆噪声的有效途径，ACTRAN在模拟螺旋桨噪声方面具有以下优势

    1） ACTRAN直接提取CFD计算获得的近体声源，从而保证声源的精度。

    2） ACTRAN在计算流动噪声时，可以将非均质流场对声传播的影响考虑在内，这一点对螺旋浆的流动噪声模拟具有重大意义。

    3） ACTRAN可以计算流动和振动噪声的综合效应。

【责任编辑：LX】