运动翼型结构水动力及声辐射特性研究
摘要
随着水下航行器的迅猛发展，传统的推进技术大多以螺旋桨推进系统为主，其噪声
性能较差，而近年来以仿生水翼结构为推进系统的航行器应用愈发广泛，在工程上对于
低噪声、高效率、可靠性强的仿生翼型推进技术的需求也愈发的迫切。本文以水翼这种
流体机械中的基础要素作为研究的出发点来分析其本身结构形态及运动方式对水动力
和噪声性能的影响有助于接近问题的核心，并且相关的研究结论与成果可以为仿生翼型
的设计与研究提供参考依据，具备重要的工程实际意义。
本文以翼型结构为研究对象，使用重叠网格技术和RANSSSTk-omega湍流模型，
在验证了数值计算方法准确性的基础上，重点研究了运动翼型结构在不同几何尺寸、不
同运动工况下，对水动力性能及噪声特性的影响规律；此外还重点研究了流固耦合作用
下的不同材料的运动翼型结构水动力性能及噪声特性的影响规律。
在探究翼型几何尺寸的影响时，发现尾缘厚度为0mm的NACA0012翼型，水动力
和噪声性能是最优的。针对运动频率、幅值和来流速度的影响，发现运动频率为0.5Hz
时，翼型结构水动力与声学性能最佳，运动幅值为30°时，声压最小，此外随着来流速
度的不断增加，噪声幅值也随之增加，但当来流速度为5m/s和7m/s时两者相差不大。
考虑流固耦合作用的影响，不同材质对运动翼型的水动力性能影响不大，但对声学性能
影响明显，其中不锈钢材质的翼型所产生的噪声辐射最大，而铜合金材质的翼型所展现
的声学性能最佳。
关键词：流固耦合；噪声；水翼；水动力性能；
运动翼型结构水动力及声辐射特性研究
Abstract
Withtherapiddevelopmentofunderwatervehicles,traditionalpropulsiontechnologies
mainlyrelyonpropellerpropulsionsystems,whichhavepoornoiseperformance.Inrecent
years,theapplicationofbiomimetichydrofoilstructuresaspropulsionsystemshasbecome
increasinglywidespread,andthedemandforbiomimeticairfoilpropulsiontechnologywith
lownoise,highefficiency,andstrongreliabilityinengineeringhasbecomeincreasinglyurgent.
Thisarticletakesthebasicelementsofhydrofoilasthestartingpointforresearchtoanalyze
theimpactofitsstructuralformandmotionmodeonhydrodynamicandnoiseperformance,
whichhelpstoapproachthecoreoftheproblem.Therelevantresearchconclusionsand
achievementscanprovidereferenceforthedesignandresearchofbiomimeticairfoils,andhave
importantengineeringpracticalsignificance.
Thisarticletakestheairfoilstructureastheresearchobject,usingoverlappinggrid
technologyandRANSSSTk-omegaOnthebasisofverifyingtheaccuracyofnumerical
calc