Hull induced noise. Part 1: Hydrodynamic noise produced by the turbulent flow around a rigid hull

Ytfartyg, ubåtar och andra undervattensfarkoster har hydroakustiska signaturer som är röjande för passiv sonar i stationära och rörliga övervakningssystem. Dessa signaturer kan dessutom störa fartygets egen sonar. Källorna till den hydroakustiska signaturen kan delas upp i interna och externa källor. De interna källorna utgörs huvudsakligen av maskineri, medan de externa källorna främst består av hydrodynamiskt buller, dvs. ljudet från det turbulenta gränsskiktet. De inre källorna beror på driftsförhållandena och den taktiska situationen, och avancerad signaturreduktion har använts under lång tid. Beträffande de externa källorna har mycket litet blivit gjort på grund av bristen på kunskap om strömningsmekaniken och simuleringsmetoder. I föreliggande studie syftar del 1 till att ge en bättre förståelse av den grundläggande fysiken hos hydrodynamiskt buller genererat av den turbulenta strömningen kring det stela skrovet. Del 2 behandlar hydrodynamiskt buller som genereras av ett vibrerande skrov förorsakat av den turbulenta strömningen. Här utvecklas en metodik för att prediktera det utstrålade bullret från ett ytfartyg, en ubåt eller andra undervattensfarkoster utifrån en uppdelning av beräkningen i en viskös inkompresibel del, baserad på ´Large Eddy Simulering´, och en separat akustisk beräkning. En sådan tvåstegsmetodik är speciellt attraktiv för nära inkompressibel strömning eftersom en kompressibel simulering av en nära inkompressibel strömning är både för dyr (eftersom de akustiska tidsskalorna måste bli upplösta) och för komplicerad. Slutligen använder vi denna beräkningsmodell vid strömningen kring en rotationsellipsoid i syfte att demonstrera metoden. Kvalitativa och kvantitativa jämförelser med experimentella akustiska data planeras i en framtida studie.