专栏名称: COMSOL 多物理场仿真技术
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学术前沿 | 使用传感器阵列对海洋推进器水下辐射噪声特性进行测量分析

COMSOL 多物理场仿真技术  · 公众号  ·  · 2024-04-20 21:48

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船舶水下噪声辐射(URN)是一种有害排放,并且受到越来越多的管制。推进器的流体动力噪声是必须控制的最重要的排放成分之一。低噪声设计和相关的预测方法至关重要。等效源法(ESM)是一种基于一组离散的基本源的噪声辐射预测工具,这些基本源形成等效源模型(ES模型)。ESM预测的准确性和可靠性取决于真实源、声学环境的复杂性以及ES模型的大小、几何形状和待预测的数量。本文以汽蚀隧道中的模型级船桨为例。创建的ES模型性能高度依赖于源-传感器之间的距离,短距离更好。此外,源的确切位置,结合声学环境也会发挥作用。就声功率而言,即使由一个单点源组成的简单模型也能很好地工作。在传感器点上的平均声压方面,相当数量的源和传感器,以及合理的选择它们的放置位置也很重要。然而,使用ES模型预测的单点响应存在相当大的不确定性。在模型和目标量必须事先仔细考虑。

创建ES模型没有确切和可靠的规则。为了避免随意和即兴的模型创建,一个逐步的、具有少量不同候选模型的合格过程是一个明智的选择。

在空化隧道螺旋桨声功率水平模拟方面,简单的模型效果出奇地好。这部分与构成声波导的小型、封闭式墙体有关。在低频率下,声场的传播部分,即包含净功率的部分,是简单的。因此,在这种情况下,简单的模型效果相当好。

至于高频单传感器点上的结果,在第一个切割以上,需要使用具有更多源的较大模型来准确预测声压水平。同样适用于源附近的点,在那里非传播的复杂近场占主导地位。无论如何,对孤立点的声压的详细预测存在相当大的不确定性。平均值更可靠。

使用相当简单的ES模型,可以将实际源转移到其他环境中,前提是声功率水平是主要关注点。如果对声场的细节感兴趣,如指向性或某些点的响应,则需要具有更多源的模型。

进一步研究课题主要包括如何在实际全尺寸船舶中应用ESM。基本原理是一样的,但需要解决各种实际问题,如压力传感器的放置。


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