专利名称：一种计算三维结构体流噪声声压分布的方法
技术领域：
本发明属于水下航行体自噪声研究领域，具体为一种计算三维结构体流噪声声 压分布的方法，为水下航行体等三维结构体流噪声的绕射损失计算提供方法。
背景技术：
在水中航行的三维结构体表面会形成转捩区，在转捩区中会产生流噪声。目前 计算流噪声在三维结构体表面的声压分布时，只有极少数问题能够求得精确解。在实际 工程应用中，流噪声是通过声绕射在三维结构体表面传播，所以在计算三维结构体表面 的声压分布时，大多数采用有限元或边界元等数值方法，将结构或结构表面划分为较细 的网格。但有限元或边界元等数值计算方法计算规模很大，特别是针对高频计算问题， 采用有限元方法计算封闭空间声模态时，由于声模态密集重叠，网格难以有效区分各个 模态，导致有限元方法失效；对于自由空间的高频问题，由于边界元法的特征频率点数 量大，难以完全消除各个特征频率点的影响，所以边界元方法也难以实现。

发明内容
要解决的技术问题为了计算流噪声在三维结构体表面的声压分布，本发明提出一种计算三维结构 体流噪声声压分布的方法，主要根据几何绕射理论计算转捩区产生的流噪声经过绕射后 的绕射损失，从而得到三维结构体曲面上任意点的声压大小。技术方案所述的一种计算三维结构体流噪声声压分布的方法，其特征在于包括以下步 骤步骤1:确定三维结构体的流体线型，根据Lauchle提出的过渡区湍流猝发的单 极子声辐射理论，计算得到三维结构体转捩区声辐射的功率谱Gsta(r，f)；并将三维结构 体转捩区噪声等效为分布在三维结构体表面的N个点声源；步骤2 对于其中一个点声源S，计算点声源S与场点P之间沿三维结构体表面 的最短距离t，其中场点P为三维结构体曲面上的任一点；步骤3 计算点声源S到场点P的流噪声绕射损失，得到点声源S在场点P产生
的声压为1-i-约论，其中k为流噪声的声波波数，
P为流体介质密度，c为介质中的声速，U(S)表示点声源S点的微面积元ds的振速， V( ξ)为硬边界Fock函数，D为三维结构体表面射线的发散系数，G (kt)为Green函数；
通过积分彡=办二1-去/^jjDG⑻ 得到点声源S所处振动面
S'在场点P处产生的声压；步骤4:重复步骤2和步骤3，分别计算出所有N个点声源所处振动面在场
权利要求
1. 一种计算三维结构体流噪声声压分布的方法，其特征在于包括以下步骤 步骤1:确定三维结构体的流体线型，根据Lauchle提出的过渡区湍流猝发的单极子 声辐射理论，计算得到三维结构体转捩区声辐射的功率谱Gsta (r，f)；并将三维结构体转 捩区噪声等效为分布在三维结构体表面的N个点声源；步骤2 对于其中一个点声源S，计算点声源S与场点P之间沿三维结构体表面的最 短距离t，其中场点P为三维结构体曲面上的任一点；步骤3:计算点声源S到场点P的流噪声绕射损失，得到点声源S在场点P产生的声压为
全文摘要
本发明提出一种计算三维结构体流噪声声压分布的方法，其特征在于，首先计算三维结构体转捩区声辐射的功率谱，并将三维结构体转捩区噪声等效为分布在三维结构体表面的N个点声源；对于其中一个点声源S，计算点声源S与场点P之间沿三维结构体表面的最短距离t；计算点声源S到场点P的流噪声绕射损失，得到点声源S在场点P产生的声压为并积分得到点声源S所处振动面S′在场点P处产生的声压；分别计算N个点声源所处振动面在场点P处产生的声压根据得到场点P处的声压Gspe。本发明能够快速方便地得到三维结构体曲面上任意点的声压大小，通过与解析解计算球面声压幅值比较，证明了本方法在整个球面上都能达到很高的计算精度。
文档编号G01H3/00GK102012260SQ20101050073
公开日2011年4月13日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者何文峰, 张奎, 李宏伟, 石磊 申请人:中国船舶重工集团公司第七○五研究所