一种具有降噪功能的仿生型导流罩设计方法技术

本发明专利技术涉及一种具有降噪功能的仿生型导流罩设计方法，所述的原型导流罩包括上盖、中段、底舱，所述的上盖、中段、底舱表面均匀布置球形凸起，以达到降低行进过程中导流罩表面流噪声声压强度的效果，包括以下步骤：保持原型导流罩的主体外型和结构不变，对原型导流罩进行流场数值模拟；对原型导流罩外表面进行仿生结构设计；对仿生型导流罩的降噪效果进行数值模拟验证。本发明专利技术提供了一种使声呐导流罩具有降噪性能的仿生结构设计方法，通过该设计方法可以设计出一种具有仿生结构的导流罩，从而降低流激噪声对声呐信号的干扰，提高信号的准确度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种具有降噪功能的仿生型导流罩设计方法


[0001]本专利技术涉及船舶声呐导流罩设计技术，尤其是指一种具有降噪功能的仿生型导流罩设计方法。

技术介绍

[0002]船舶高速行驶时，由于流体的激励作用，声呐导流罩表面将产生流激噪声。流激噪声会干扰声呐信号的采集，产生冗杂信号，影响声源结果的判断，因此需要降低噪声对导流罩信号的影响设计方法。

技术实现思路

[0003]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中仿生型导流罩在流激噪声影响下会干扰声呐信号的采集，产生冗杂信号的问题，从而提供一种具有降噪功能的仿生型导流罩设计方法。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术的一种具有降噪功能的仿生型导流罩设计方法，所述的原型导流罩包括上盖、中段、底舱，所述的上盖、中段、底舱表面均匀布置球形凸起，以达到降低行进过程中导流罩表面流噪声声压强度的效果，，包括如下步骤：
[0005]步骤S1：保持原型导流罩的主体外型和结构不变，对原型导流罩进行流场数据数值模拟；
[0006]步骤S2：对原型导流罩外表面进行仿生结构设计；
[0007]步骤S3：给出定义球形凸起直径d，
[0008][0009]式中：u——25℃水的动力粘性系数，为0.9*10
‑6m2/s；ρ——液体的密度，kg/m3；A
总
——导流罩外壳总面积，m2；v——导流罩在水中的航速，m/s；A——球形凸起所在部位的平面或曲面的面积，m2；V——导流罩总体积，m3；c——导流罩剖面线弦长，m；t——剖面最大厚度，m；τ0——球形凸起所在导流罩外壁面平均剪切应力，Pa；
[0010]步骤S4：给出定义导流罩中段沿上部至下部方向第一行球形凸起球心距导流罩上部侧面投影线的距离为n，单位mm，
[0011][0012]式中：d——球形凸起直径，mm；g——重力加速度，m2/s；h——导流罩中段高度，m；H——导流罩重心距水面深度，m；V——导流罩总体积，m3；v——导流罩在水中的航速，m/s；
[0013]步骤S5：给出定义导流罩中段沿头部至尾部方向第k列球形凸起球心距第(k
‑
1)列球形凸起球心在侧面投影的距离为pk，单位为mm，
[0014][0015]式中：d——球形凸起直径，mm；c——导流罩剖面线弦长，m；t——剖面最大厚度，
m；g——重力加速度，m2/s；t——剖面最大厚度，m；v——导流罩在水中的航速，m/s；a*——无量纲常数，取值为1～10；H——导流罩重心距水面深度，m；
[0016]步骤S6：给出定义导流罩中段沿上部至下部方向相邻两行球形凸起球心的距离为j，单位mm，
[0017][0018]式中：d——球形凸起直径，mm；h——导流罩中段高度,m；c——导流罩剖面线弦长，m；b
*
——无量纲常数，取值为t/c～3；n——导流罩中段沿上部至下部方向第一行球形凸起球心距导流罩上部侧面投影线的距离,mm；
[0019]步骤S7：以顺时针方向为正，第k个横剖面上，第一个与最后一个球形凸起与导流罩底部上侧平面投影线的夹角为θ
k0
，单位
°
；第一个与最后一个球形凸起之间均匀分布N
k
个球形凸起，相邻球形凸起之间的夹角为θ
k
；
[0020][0021]式中:c——导流罩剖面线弦长，m；τ
k
——导流罩底部第k个横剖面的平均剪应力，由数值模拟可得出数值，pa；ρ——液体的密度，kg/m3；
[0022][0023]式中:N*——为无量纲系数，范围为1～10e
Rk
；X
k
——第k个横剖面在图6所示的坐标系中横坐标；X0——f(x)取最大值时x的坐标值；R
k
——第k个横剖面剖面线半径，m；
[0024]故，
[0025]步骤S8：建立直角坐标系，中环轮廓线在X轴上方的函数为g(x)，沿头部至尾部方向，第一列球形凸起至原点的距离为a0，第k列球形凸起距第(k
‑
1)列的距离为b
k
，第k列球形凸起的个数为M
k
；
[0026][0027]式中:d——位于上盖中环的球形凸起直径，mm；c0——上盖中环轮廓线弦长，m；t0——上盖中环轮廓线最大厚度，m；v——导流罩在水中的航速,m/s；τ0——上盖中环平均剪切应力，Pa；ρ——液体的密度，kg/m3；u——25℃水的动力粘性系数，为0.9*10
‑6m2/s；
[0028][0029][0030]式中：d——上盖中环球形凸起直径，mm；c0——上盖中环轮廓线弦长，m；c*——无量纲系数；g——重力加速度，m2/s；t0——上盖中环轮廓线最大厚度，m；v——导流罩在水中的航速,m/s；H——导流罩重心距水面深度,m；Xk
‑
1——第k
‑
1列在X轴的坐标值；A
上盖
——导流罩上盖俯视方向总面积，m2；A
中环
——导流罩上盖中环区域的面积，m2；
[0031][0032]式中：d——上盖中环内球形凸起的直径，mm；m
*
——无量纲系数，取值范围为1～3；X
k
——第k列在X轴的坐标值；W——与第k列上上盖内环的厚度值有关，根据实际情况而定；
[0033]步骤S9：建立直角坐标系，坐标系原点位于上盖外环轮廓线与中环轮廓线水平距离的二分之一处，即y0/2处，已知外环轮廓线与中环轮廓线之间的曲线为y(x)，球形凸起的球心均在y(x)上,第K列球心凸起距(k
‑
1)列球形凸起的水平距离为l
k
，第一列球形凸起即在原点处；
[0034][0035][0036]式中：d——上盖外环球形凸起直径，mm；c1——上盖外环轮廓线弦长，m；z*——无量纲系数；g——重力加速度，m2/s；t1——上盖中环轮廓线最大厚度，m；v——导流罩在水中的航速,m/s；H——导流罩重心距水面深度,m；X
k
‑1——第k
‑
1列在X轴的坐标值；A
上盖
——导流罩上盖俯视方向总面积，m2；A
外环
——导流罩上盖中环区域的面积，m2；
[0037]步骤S10：对仿生型导流罩的降噪效果进行数值模拟验证。
[0038]在本专利技术的一个实施例中，所述的流场数据包括外壁面压强、速度、壁面平均剪应力，利用有限元分析对原型导流罩以及仿生型导流罩进行不同频率下的声学仿真。
[0039]在本专利技术的一个实施例中，所述的导流罩中段是一段直筒拉伸段，导流罩底舱是由导流罩中段水平方向的剖面曲线绕中轴线旋转半圈而成。
[0040]在本专利技术的一个实施例中，所述的导流罩中段沿头部至尾部方向第一列球心凸起的球心在坐标原点处，已知导流罩中段水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有降噪功能的仿生型导流罩设计方法，所述的原型导流罩包括上盖(1)、中段(2)、底舱(3)，所述的上盖(1)、中段(2)、底舱(3)表面均匀布置球形凸起，以达到降低行进过程中导流罩表面流噪声声压强度的效果，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：保持原型导流罩的主体外型和结构不变，对原型导流罩进行流场数据数值模拟；步骤S2：对原型导流罩外表面进行仿生结构设计；步骤S3：给出定义球形凸起直径d，式中：u——25℃水的动力粘性系数，为0.9*10
‑6m2/s；ρ——液体的密度，kg/m3；A
总
——导流罩外壳总面积，m2；v——导流罩在水中的航速，m/s；A——球形凸起所在部位的平面或曲面的面积，m2；V——导流罩总体积，m3；c——导流罩剖面线弦长，m；t——剖面最大厚度，m；τ0——球形凸起所在导流罩外壁面平均剪切应力，Pa；步骤S4：给出定义导流罩中段(2)沿上部至下部方向第一行球形凸起球心距导流罩上部侧面投影线的距离为n，单位mm，式中：d——球形凸起直径，mm；g——重力加速度，m2/s；h——导流罩中段高度，m；H——导流罩重心距水面深度，m；V——导流罩总体积，m3；v——导流罩在水中的航速，m/s；步骤S5：给出定义导流罩中段沿头部至尾部方向第k列球形凸起球心距第(k
‑
1)列球形凸起球心在侧面投影的距离为pk，单位为mm，式中：d——球形凸起直径，mm；c——导流罩剖面线弦长，m；t——剖面最大厚度，m；g——重力加速度，m2/s；t——剖面最大厚度，m；v——导流罩在水中的航速，m/s；a*——无量纲常数，取值为1～10；H——导流罩重心距水面深度，m；步骤S6：给出定义导流罩中段(2)沿上部至下部方向相邻两行球形凸起球心的距离为j，单位mm，式中：d——球形凸起直径，mm；h——导流罩中段高度,m；c——导流罩剖面线弦长，m；b
*
——无量纲常数，取值为t/c～3；n——导流罩中段沿上部至下部方向第一行球形凸起球心距导流罩上部侧面投影线的距离,mm；步骤S7：以顺时针方向为正，第k个横剖面上，第一个与最后一个球形凸起与导流罩底部上侧平面投影线的夹角为θ
k0
，单位
°
；第一个与最后一个球形凸起之间均匀分布N
k
个球形凸起，相邻球形凸起之间的夹角为θ
k
；式中:c——导流罩剖面线弦长，m；τ
k
——导流罩底部第k个横剖面的平均剪应力，由数
值模拟可得出数值，pa；ρ——液体的密度，kg/m3；式中:N*——为无量纲系数，范围为1～10e
Rk
；X
k
——第k个横剖面在图6所示的坐标系中横坐标；X0——f(x)取最大值时x的坐标值；R
k
——第k个横剖面剖面线半径，m；故，步骤S8：建立直角坐标系，中环轮廓线在X轴上方的函数为g(x)，沿头部至尾部方向，第一列球形凸起至原点的距离为a0，第k列球形凸起距第(k
‑
1)列的距离为b
k
，第k列球形凸起的个数为M
k
；式中:d——位于上盖中环的球形凸起直径，mm；c0——上盖中环轮廓线弦长，m；t0——上盖中环轮廓线最大厚度，m；v——导流罩在水中的航速,m/s；τ0——上盖中环平均剪切应力，Pa；ρ——液...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈超，季爱林，张正清，卞辰慧，
申请(专利权)人：海鹰企业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：