叶 曦 姚熊亮 张阿漫 庞福振

(哈尔滨工程大学船舶工程学院，哈尔滨 150001)

(2012年12月18日收到;2013年2月11日收到修改稿)

1 引言

流体通过有限翼展的翼状结构，会在其后释放自由涡[1].由流场中存在的气核，以及翼状结构高速运动所形成的低压区内生成的空泡，被涡流场捕捉后，会发生如延展、撕裂、射流等一系列复杂的运动[2-6].船舶高速航行时，螺旋桨旋转在船后形成涡流场，而尾迹内存在大量的空泡[7]，同时空泡在坍塌、溃灭过程中会对螺旋桨表面产生剥蚀，并辐射大量噪声，对于隐身性、安全性要求较高的军用舰船，不仅会使其易被敌方侦测而暴露位置，且会对舰船的强度及操纵性造成负面影响.因此，研究涡流场中的空泡运动规律及声辐射特性，有助于提高舰船航行的安全、隐蔽性，具有较高的工程实用价值.

空泡辐射噪声的求解多是采用边界积分方程.Kirchhoff边界积分方程假定流场满足线性波动方程，广泛应用于内外声场的求解[8,9].考虑到运动结构声场求解的需要，Morgans[10]和Farassat[11]将广义Kirchhoff方程进行扩展，由包围结构的运动变形边界，求得内外场声辐射.然而，Farassat在求解过程中提出的坐标变换方法，对于某些形状的边界面，边界积分方程中的被积函数是多值的，无法直接进行求解，因此对边界面的形状有所限制.

由于流体的可压缩性，空泡的能量会在运动过程中不断耗散[12]，以声能的形式向外传播.以往所采用的数值模型多是基于流场不可压缩的假设[13,14]，流场中的……