前言：水声工程是一项重要的工程，其主要是对水声装备研制、信号处理、水声技术等方面进行研究，包含了计量测试技术、传感器及声系统、信号处理、声呐总体技术等诸多方面。该项工程在经济发展、国防建设等领域都是至关重要的。随着科技水平的日益发展，在水声工程当中，仿真软件所发挥的价值正在日益凸显。该项技术能够帮助人们更好的分析水流动力学、结构特性、声学特性等问题。仿真软件的应用，为水声工程的发展提供了巨大的支持。
一、仿真软件的概述
仿真软件是一种常用的计算机软件类型，可以对某个过程、某种系统等进行模拟。此类软件可以利用数值模型的方式来表达流体动力学、动力学、运动学等复杂问题。运用计算机软件，对过程、系统等运行状态加以模拟。近年来，随着建模技术、计算机技术、算法技术、仿真应用技术的发展，仿真软件的功能也日益完善，同时其灵活性更为突出，能够充分满足用户的应用需求[1]。在很多实际工程当中，仿真软件都已得到了较好的应用，其在水声工程中的应用也非常重要。
二、仿真软件的优缺点
（一）优点
仿真软件在实际应用中有着很多方面的优势，例如准确性高、成本低、效率高、可控性好等。使用仿真软件，对水声工程中各类现象做出数值模型模拟，可以降低研究误差，保证计算准确。仿真软件在解决很多复杂问题的时候，相比于传统实验能大大减少资金、时间的消耗，在成本控制上有较大优势。仿真软件的计算速度和精确度都大大高于传统实验，还能随时保存共享数据，效率明显提升。仿真软件可以根据人为控制，对极端情况、紧急情况进行模拟，并且随时可以进行控制，可控性非常高[2]。
（二）缺点
仿真软件在应用过程中也存在一定的缺陷，例如可能发生误差、数据不能完全还原、硬件资源有限、技术依赖较高等。尽管仿真软件相比于传统方法准确度有所提升，但是在建立数学模型的时候仍无法完全避免误差的产生。仿真过程中需要输入大量数据，但对部分数据可能无法完全还原，因而容易造成结果误差。仿真软件对计算机资源占用较大，如果计算量太大、过程太过于复杂，对硬件资源需求也会极大提高。仿真软件对技术支持有很大的依赖，如果达到技术瓶颈，将很难优化改进。
三、仿真软件在水声工程中的应用
（一）应用领域
在水声工程当中，仿真软件的应用领域比较广泛，例如声学模拟、水动力学模拟、建筑结构模拟、振动声响特性模拟等。其中，声学模拟可以对水中声波传递情况加以模拟，运用仿真软件预测各项声学数据。在数据工程中，该技术可用于声呐探测信噪比及水下工程噪声控制等方面。动力学模拟可对水流动力学过程加以模拟，如水流压力或速度等。运用该项技术，能对海洋水流状态进行预测，为造船、航行、海洋工程提供数据参考。在建筑结构模拟中，通过构建数据模型，分析水下建筑结构力学特性，评估其性能、稳定性等，为工程设计施工提供依据。在振动声响特性模拟中，通过准确的分析预测，可以掌握水下结构体的具体情况，进而为其设计施工提供指导[3]。
（二）应用策略
1.仿真技术流程
在水声工程中，应用仿真软件的技术过程主要是通过有限元边界软件建立水下结构模型，进行流体计算和声场计算。在Fluent和ANSYS软件的帮助下，分别完成了各个模型的网格划分。将流体计算模型导入Fluent CFD中进行流体模拟计算。将流体仿真结果导入声学有限元软件，完成声场仿真计算，最后对仿真计算结果进行分析。建立翼型结构模型，借助有限元边界软件，构建长0.4m、宽0.07372m、高0.1677m的围壳结构模型。
2.仿真计算
运用求解软件导入流场计算模型，设定网格划分及边界条件。采用膨胀面细分策略，提高了结构模型与水接触边界面的网格精度，从而在仿真过程中能够准确模拟模型周围的流场。求解过程中，采用了κ-ε湍流耗散模型。仿真设定参数为：流体水域0.4m×0.4m×3m，液态水流体介质，密度1000kg/m3，粘性系数0.001，声速1500m/s，进水速度5.7m/s。仿真计算时，将时间步长调整为5e-05s，瞬态结果N为400次，迭代次数为30次。完成了不同禁水流速下的流场模拟计算。
3.计算流噪声
利用有限元边界软件建立声场计算模型，然后将模型导入有限元软件。然后，利用软件建立模型结构边界，确定翼型结构模型的材料性能;具体参数如下:密度8500kg/m3，泊松比0.324，杨氏模量9×e10N/M2，铜材质。按照标准流程完成声场模拟计算，得到最终结果。在计算过程中，时间步长设置为0.00005s，瞬态保存结果个数为400条，因此声场计算的频率范围为50Hz-10KHz，同时保有50Hz的频率间隔。根据计算结果可知，时均流速会随时间同时增加，达到一定时间后逐渐趋于稳定。头尾部主要是梯度变化，且头部比尾部时均流速更高。
四、结论
在水声工程当中，对仿真软件的应用可以取得比较理想的效果。该项技术具有较多方面的优势，能够为各种问题的解决提供依据和参考。随着科技水平的日益发展，在水声工程当中，仿真软件所发挥的价值正在日益凸显。运用仿真软件可以环境条件的限制，安全性和高效性大大提升。可以利用仿真软件，对不同模型、不同流速等具体情况进行模拟，进而辅助解决实际工程问题。
参考文献：
[1]何义文.图解法与水力仿真软件建模计算法在水锤计算中的应用研究[J].红水河,2022,41(3):36-41.
[2]徐复,郑丽莉.灵巧噪声干扰在水声对抗中的应用研究[J].声学与电子工程,2022,12(1):30-33.
[3]苗新雨,徐佩文.虚拟仿真技术在工程管理中的应用研究[J].产业创新研究,2023,27(16):129-131.
作者简介：
第一作者：卢超奇，男，汉族，籍贯：辽宁凌海，生于：1983-06，工作单位：中国人民解放军31455部队，单位省市：辽宁省沈阳市，单位邮编：110000，职称：工程师，学士学历，研究方向：主要水声工程，信号处理，海洋声学。
第二作者：徐松，男，汉族，籍贯：辽宁鞍山，生于：1985-09，工作单位：中国人民解放军31453部队，单位省市：辽宁省沈阳市，单位邮编：110000，职称：工程师，学士学历，研究方向：主要水声工程，信号处理，海洋声学。
第三作者：孙新轩，男，汉族，籍贯：山东莒县，生于：1977-06，工作单位：中国人民解放军31453部队，单位省市：辽宁省沈阳市，单位邮编：110000，职称：高级工程师，博士学历，研究方向：主要水声工程，信号处理，海洋声学。