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船用螺旋桨振动噪声的研究

日期:2018-10-25点击数:168赞数:0

螺旋桨在水中的运动会造成不稳定的水动力负荷,并导致振动,引起周围流程的反作用。螺旋桨的震动又会引起螺旋桨噪声,随着船舶航行速度的不同,螺旋桨旋转速度也会不同,螺旋桨噪声的种类和大小也会因此各异。按其物理特性的差异,螺旋桨噪声可以简单的划分为空泡噪声和费空泡噪声两大类。螺旋桨空泡噪声是由于螺旋桨在运转时产生空泡或气泡,这些空泡或气泡的形成和发生都会使螺旋桨周围的流体产生微振动,因而发出的噪声。空泡现象是螺旋桨噪声的主要原因,且船舶航行的大部分时间内螺旋桨都是处在空泡的工况下,因而对螺旋桨空泡噪声的探讨和研究相较于无空泡噪声发展更早。经过大量的实验、研究,船舶设计者把螺旋桨发生空泡现象的临界航速提高了,使得螺旋桨的空泡工矿可以通过航速变化来避免。因此,螺旋桨的无空泡噪声预报研究逐渐得到重视和发展。螺旋桨工作时,有时还会发出一种周期性出现和消失的谐鸣,即螺旋桨唱音。螺旋桨唱音产生主要是由于桨叶的随边产生了卡门涡街,其频率与桨叶固有频率相近时发生共振。

1953年Tulin在求解一个零入射零空泡数的对称体的超空泡问题时提出了二维线性理论,由于线性理论的固有不足性,桨叶厚度对空泡形状的影响难以正确估算。Tulin和Hus随后提出了短空泡理论,水翼厚度的影响被考虑进去。1977年Lee 次使用升力面法计算了螺旋桨在非均匀流长忠的空泡问题,取得了比较准确的计算结果。随着面元法的发展,Lee和Kinnas进行了许多基于面元法的二维和三维的水翼空泡沿就。一些国内学者也在这方面进行了大量的研究工作,并取得了一定的成果。比如2002年雄鹰博士利用速度势面元法较为准确的对螺旋桨非定常空泡的体积和范围进行了预报。

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