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行业领域

高技术服务业,共性技术,集成电路

需求背景

水下航行体在航行过程中，表面流动由层流转捩为湍流，产生了湍流脉动压力。湍流脉动压力不仅是流噪声的重要成分，而且还是流激噪声的直接力源，剧烈的压力波动将产生极高水平的水动力噪声，严重影响了水下航行体的声隐身性能以及声呐系统的整体探测性能。以往的研究提出了多种控制方法用于控制湍流脉动压力，其中自适应吸流、射流式涡流发生器、合成射流、电磁力和壁面加热等主动控制技术可向边界层中注入能量，并且可以根据实际需要动态调整参数，具有更好的控制效果，成为了研究的热点。

需解决的主要技术难题

可利用舰船产生的废热进行壁面加热，减小水下航行器的脉动压力。壁面加热控制技术是一种利用热量进行流场控制的技术，当壁面和来流存在温差时，会形成类似速度边界层的热边界层，而水的黏性系数会随着温度的升高而逐渐减小。研究发现，壁面加热可延迟边界层的转捩，进而减小舰船的阻力。然而，目前壁面加热控制仅限于对阻力的控制，尚未有对湍流脉动压力控制的研究报道。目前公开发表的文献当中，加热壁面与来流的温差均较小。一般来说，温度每升高一度，水的黏性系数将降低2％左右，当壁面加热的温度较小时，温度对流场脉动特性的影响并不显著，无法体现对湍流脉动压力的控制效果。因此需要解决在高速对流换热环境下实现高效大温差升温问题，为壁面加热控制湍流脉动压力提供工程实现基础。

期望实现的主要技术目标

解决水下航行体在航行时壁面会产生较大的湍流脉动压力，并因此产生很大的辐射噪声和内部自噪声的问题。包括进口端水管、管道加热器、水泵、流量计、出口端水管、热交换腔、温度传感器、脉动压力传感器、排气口和注水口，进口端水管、管道加热器、水泵、流量计、出口端水管、热交换腔顺次循环连接，热交换腔的内部安装温度传感器，热交换腔具有模型加热面，模型加热面分别安装温度传感器和脉动压力传感器，进口端水管上分别开有排气口和注水口。

处理进度