螺旋桨均匀流噪声预测：LES与无限元耦合方法

"该文章是2015年发表在《哈尔滨工程大学学报》上的工程技术论文，研究主题是利用大涡模拟(LES)和声学无限元方法(IFEM)耦合来预报水下螺旋桨在均匀流中的噪声。研究通过比较计算结果和试验数据，验证了计算方法的准确性，并深入分析了螺旋桨噪声的来源和特性。" 本文重点探讨了如何通过结合两种先进的计算流体动力学(CFD)技术——大涡模拟(LES)和声学无限元方法(IFEM)，来预测水下螺旋桨在均匀流条件下的噪声性能。大涡模拟是一种用于捕捉湍流流动细节的数值方法，它可以更真实地模拟螺旋桨周围的复杂流动现象。而声学无限元方法则是一种高效的声音传播和声学问题求解工具，尤其适用于处理空间域的声学问题。 作者首先通过比较计算出的螺旋桨敞水性能和桨叶表面压力分布与实验数据，验证了所采用的计算方案的精度。接着，他们分析了螺旋桨周围流场的脉动压力，提取了特征点处不同阶次的脉动压力幅值信息，这些信息对于理解噪声的产生机制至关重要。 在噪声性能分析部分，研究者通过特征点的声压频谱曲线揭示了螺旋桨各阶叶频声压级峰值，发现总声压级与一阶叶频(BPF)的声压值接近，这表明一阶叶频是螺旋桨噪声的主要贡献因素。此外，通过对声压云图的比较分析，他们发现螺旋桨噪声主要由单极子噪声和偶极子噪声构成，其中单极子噪声占据了主导地位。 这项研究的结果表明，LES和IFEM的耦合方法能够有效地预报均匀流下的螺旋桨水动力噪声，为实际工程应用提供了可靠预测手段。这一方法的提出，对于优化螺旋桨设计、降低水下噪声污染以及提升潜艇和船舶的隐蔽性具有重要意义。 关键词涉及到的技术和概念包括：大涡模拟(LES)、无限元方法(IFEM)、结构化网格、均匀流、螺旋桨的水动力性能和噪声性能。文章的分类号和文献标志码分别反映了其在工程技术领域的专业性和学术价值。通过提供的网络出版地址，读者可以在线查阅原文的详细内容。