Integrated Numerical and Experimental Study of Cavitating Flow and Underwater Noise in Tug Vessels With Ducted Propellers
Notice bibliographique
Résumé
Abstract In marine/offshore engineering, the environmental and operational implications of underwater radiated noise from marine vessels are becoming increasingly critical. This paper aims to understand these concerns through an integrated study of the hydrodynamic and hydroacoustic dynamics of ducted propeller systems on tugboats. Specifically, we examine the wakefield and noise characteristics of a tugboat equipped with a Kaplan 4-70 propeller in a 19a nozzle via large-eddy simulation and homogeneous mixture theory-based cavitation modeling. Noise propagation is analyzed using the Ffowcs-Williams-Hawkings acoustic model. Results reveal that aft-field flow non-uniformity creates a disordered pressure distribution on the propeller surface, with hydrodynamic coefficient pulsations exhibiting periodicity. Sea trials confirm that tugboats can produce underwater noise levels up to 180 dB, with experimental data capturing fixed-frequency mechanical noise, high-frequency oceanic background noise, and propeller-induced hydrodynamic noise. The nozzle extrusion suppresses blade tip vortex shedding and associated cavitation, while upstream hull-induced flow perturbation enhances turbulence and broadband noise. Numerical simulations align well with experimental results in the low-frequency range, primarily corresponding to blade passage behavior. These findings provide valuable insights into noise mitigation strategies and sustainable tugboat design, addressing both environmental and operational challenges.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».