﻿ 基于FEM+AML方法的船舶海底门水下辐射噪声预报分析
 舰船科学技术  2021, Vol. 43 Issue (12): 117-121    DOI: 10.3404/j.issn.1672-7649.2021.12.021 PDF

Flow noise prediction of sea water chest based on FEM/AML
SUN Qi, XU Guo-dong, ZHENG Rong
Marine Design and Research Institute of China, Shanghai 200011, China
Abstract: In order to predict the underwater flow noise of SW system, numerical simulation research and noise prediction using FEM/AML method was made on sea water chest in this paper. Compared the infuence on the underwater flow noise of different inner structure. The results show that the flow noise of sea water chest is dominated by low frequencies, cancelling the short pipe inseted in the sea water chest can reduce the flow noise, but using flow deflector can increase the flow noise.
Key words: flow noise     FEM/AML     sea water cooling system     sea water chest
0 引　言

1 控制方程

 ${\nabla }^{2}{p}\left({x},{y},{z}\right)+{{k}}^{2}\cdot {p}\left({x},{y},{z}\right)=-{{j}}{{\rho }}_{0}{\omega }\cdot {q}\left({x},{y},{z}\right) 。$ (1)

1）压力边界条件 ${{\varOmega }}_{p}$

 ${p}=\stackrel-{{p}}，$ (2)

2）法向阻抗条件 ${{\varOmega }}_{\mathrm{z}}$

 ${p}=\overline{{Z}}\cdot {\mathrm{\nu }}_{\mathrm{n}}=\frac{{j}\overline{{Z}}}{{{\rho }}_{0}{\omega }}\frac{\partial {p}}{\partial {n}} ，$ (3)

3）法向速度边界条件 ${{\varOmega }}_{\mathrm{\nu }}$

 $\nu_{\mathrm{n}}=\frac{{j}}{{{\rho }}_{0}{\omega }}\frac{\partial {p}}{\partial {n}}={\overline{{\nu }}}_{{n}} 。$ (4)

2 计算模型及方法 2.1 计算模型

 图 1 主机舱左舷海底门模型 Fig. 1 Medol sea water chest at main engine room port side

2.2 计算方法

 图 2 仿真流程 Fig. 2 Calculation Procedure

3 流场计算

 图 3 海底门稳态压力分布图 Fig. 3 The steady-state pressure distribution of Sea water chest

 图 4 海底门中心竖直面内湍流动能分布图 Fig. 4 The urbulence energy distribution of Sea water chest along vertical plane

4 声场计算

 图 5 海底门场点网格 Fig. 5 The field point grid of sea water chest

 图 6 海底门场点网格局部放大 Fig. 6 The partial magnification grid of sea water chest

 图 7 海底门辐射噪声云图（10 Hz） Fig. 7 The acoustic pressure distribution of sea water chest (10 Hz)

 图 8 海底门辐射噪声云图（100 Hz） Fig. 8 The acoustic pressure distribution of sea water chest (100 Hz)

 图 9 海底门辐射噪声云图（1 000 Hz） Fig. 9 The acoustic pressure distribution of sea water chest (1 000 Hz)

 图 10 海底门辐射噪声云图（2 500 Hz） Fig. 10 The acoustic pressure distribution of sea water chest (2 500 Hz)

 图 11 海底门出口正前方1 m和50 m处的声压级频谱（参考声压10−6 Pa） Fig. 11 Sound pressure spectrum at 1 m and 50 m ahead of sea water chest exit (reference sound pressure 10−6 Pa)

5 系统方案低噪声优化

 图 12 主机舱左舷海底门模型（方案2） Fig. 12 Medol sea water chest at main engine room port side (the second scheme)

 图 13 主机舱左舷海底门模型（方案3） Fig. 13 Medol sea water chest at main engine room port side (the third scheme)

 图 14 海底门出口1 m，50 m处的声压级频谱（方案2，参考声压10−6 Pa） Fig. 14 Sound pressure spectrum at 1 m and 50 m ahead of sea water chest exit (the second scheme, reference sound pressure 10−6 Pa)

 图 15 海底门出口1 m、50 m处的声压级频谱（方案3，参考声压10−6 Pa） Fig. 15 Sound pressure spectrum o at 1 m and 50 m ahead of sea water chest exit (the third scheme , reference sound pressure 10−6 Pa)

3种方案下，距海底门出口1 m，50 m处的水下辐射噪声在各分频段及通频段的声压级如表3表4所示。

6 结　语

1）海底门声辐射能量以低频为主，主要集中在低频段0～50 Hz。

2）伸入海底门内的短管会低湍流强度，增大流噪声辐射；

3）在海底门内设置导流板，会造成流噪声辐射增加。

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