基于射流噪声的喷嘴结构参数优化设计

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1、学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学

2、位论文。本学位论文属于1、保密□，在_________年解密后适用本授权书。2、不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：年月日导师签名：年月日目录摘要11前言31.1研究意义31.2国内外研究现状41.3课题研究思路42水射流噪声理论分析72.1流体流动基本方程72.2水射流湍流噪声82.3水射流气蚀噪声103喷嘴数值模拟123.1风琴管喷嘴的物理模型123.2风琴管喷嘴的Hypermesh三维网格有限元模型143.3Fluent流场计算中的边界条件设置及其说明193.4Fluent数值模拟结果分析213.5Actran的声场计算的边界

3、条件设置及说明243.6Actran数值模拟结果分析274喷嘴结构优化计算313.1正交实验理论简介313.2正交实验的设计313.3.正交实验初始状态的频率-声压关系图333.4正交实验数据处理及其结论365总结40参考文献41致谢42第1页共42页基于射流噪声的喷嘴结构参数优化设计学生：王声指导老师：徐翔三峡大学机械与动力学院摘要:水中的声波具有能够远距离传递信息而能量损耗小的优点，人们利用声波这一特性来进行海洋探测，通讯以及水下目标定位，水声技术由此应运且并被广泛运用于船舶与海洋工程领域。而风琴管喷嘴射流流场中伴随着巨大噪声，研究其噪声产生

4、的机理并通过水声技术将噪声转化稳定的声音信号用于海洋探测具有重要意义。本文运用气动声学中Lighthill声比拟定理对风琴管喷嘴水下射流噪声进行了理论研究。应用Hypermesh对风琴管喷嘴进行三维网格划分，并通过Fluent软件与Actran软件分别对风琴管形喷嘴的流场和声场进行数值模拟，得出喷嘴速度，总压力，湍流动能以及声压与位置的关系分布图。说明了喷嘴具备产生空化的条件并且我们得到对声音强度影响最大的四个参数。然后应用正交实验理论来确定实验次数，从中选取最优参数组最终确定喷嘴的结构。关键词:风琴管喷嘴；射流噪声；Lighthill声比拟理论

5、；数值模拟；正交实验第1页共42页Abstract:Thesoundwavesinthewaterhastheadvantagesofconveyinginformationoveralongdistancewithlowenergyloss,ofwhichthecharactersareappliedtooceanexploration,communicationandlocalizationofunderwaterobject,thusleadingtothebirthofunderwateracoustictechnologywhichis

6、widelyemployedinthefieldofNavalArchitectureandOceanEngineering.Thejetflowfieldoforgan-pipenozzlehaslargenoise,itisofgreatsignificancetostudythemechanismofnoisegenerationandconvertnoiseintostableacousticalsignalbyunderwateracoustictechnologytouseforoceanexploration.InThispaper

7、,theLighthillAcousticanalogytheoremisappliedtostudythejetnoiseoforgan-pipenozzleunderwater.Hypermeshisusedtogivedimensionalgridingoftheworkpiecetotheorgan-pipenozzle,andthedistributiondiagramofjetvelocity,totalpressure,turbulencekineticenergyandtherelationshipbetweenthesoundp

8、ressureandpositionareobtainedthroughthenumericalsimulationofFluentso