潜艇流水孔是指开设在潜艇非耐压非水密结构上,用于潜艇上浮下潜时供液体自由进出的开口。由于流体流经流水孔时,流场中的非定常性会产生各种尺度的旋涡及湍流引发的脉动,作用于艇体外表面导致压力波动,破坏表面湍流附面层内的流动进而形成流噪声,其对潜艇航行隐身性能产生一定的影响,降低了潜艇的隐蔽性,威胁潜艇的生存。中国船舶科学研究中心张楠 沈泓萃等针对潜艇流水孔结构精确仿真了流水孔的内外流场特性。上海交通大学付慧萍 等人采用美国国防高等研究计划署DARPA 的潜艇模型SUBOFF 作为研究对象,研究了大涡仿真方法在潜艇流动噪声数值计算中的作用。张楠等人的研究结果侧重于单一形式流水孔内外流动特性的差异,而没有探讨多流水孔工况下特性。付慧萍等人的结论为潜艇流噪声的研究提供了很好的预报方法,但是其研究重点侧重于潜艇外流场绕流特性,而对于内外流场之间流体交换问题却没有涉及。
本文基于Fluent 软件平台,利用大涡仿真技术计算潜艇流噪声的优势,对潜艇流水孔三维结构模型进行数值仿真,准确仿真了流水孔内外流场交换问题,通过对流水孔的数量、形状,尺寸以及流动速度做变工况处理,分析了流水孔参数改变对潜艇流噪声水平的影响,获得了一定的流水孔流噪声特性规律。