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    船用螺旋槳振動噪聲的研究進展

    日期:2016-07-12

    摘要:螺旋槳在水中的運動會造成不穩定的水動力負荷,并導致振動,引起周圍流程的反作用。

    螺旋槳在水中的運動會造成不穩定的水動力負荷,并導致振動,引起周圍流程的反作用。螺旋槳的震動又會引起螺旋槳噪聲,隨著船舶航行速度的不同,螺旋槳旋轉速度也會不同,螺旋槳噪聲的種類和大小也會因此各異。按其物理特性的差異,螺旋槳噪聲可以簡單的劃分為空泡噪聲和費空泡噪聲兩大類。螺旋槳空泡噪聲是由于螺旋槳在運轉時產生空泡或氣泡,這些空泡或氣泡的形成和發生都會使螺旋槳周圍的流體產生微振動,因而發出的噪聲??张莠F象是螺旋槳噪聲的主要原因,且船舶航行的大部分時間內螺旋槳都是處在空泡的工況下,因而對螺旋槳空泡噪聲的探討和研究相較于無空泡噪聲發展更早。經過大量的實驗、研究,船舶設計者把螺旋槳發生空泡現象的臨界航速提高了,使得螺旋槳的空泡工礦可以通過航速變化來避免。因此,螺旋槳的無空泡噪聲預報研究逐漸得到重視和發展。螺旋槳工作時,有時還會發出一種周期性出現和消失的諧鳴,即螺旋槳唱音。螺旋槳唱音產生主要是由于槳葉的隨邊產生了卡門渦街,其頻率與槳葉固有頻率相近時發生共振。

    螺旋槳空泡噪聲研究進展

    1953年Tulin在求解一個零入射零空泡數的對稱體的超空泡問題時提出了二維線性理論,由于線性理論的固有不足性,槳葉厚度對空泡形狀的影響難以正確估算。Tulin和Hus隨后提出了短空泡理論,水翼厚度的影響被考慮進去。1977年Lee第一次使用升力面法計算了螺旋槳在非均勻流長忠的空泡問題,取得了比較準確的計算結果。隨著面元法的發展,Lee和Kinnas進行了許多基于面元法的二維和三維的水翼空泡沿就。一些國內學者也在這方面進行了大量的研究工作,并取得了一定的成果。比如2002年雄鷹博士利用速度勢面元法較為準確的對螺旋槳非定??张莸捏w積和范圍進行了預報。

    螺旋槳唱音研究進展

    早在20世紀50年代,L.A.Baier等人對某散貨船在大湖中航行時尾部發生劇振的現象進行了描述和研究。1976年我國自行設計制造的江浙沿??拓涊喸诤叫兄谐霈F了劇烈地尾部振動,自此我國學者對螺旋槳唱音的研究逐漸開始重視起來。目前,關于螺旋槳唱音預報的方法大致可以分為以下幾種:第一種是湯渭霖、Powell等采用斯特勞哈爾數(Strouhal)得到的渦發放頻率與螺旋槳固有頻率相比較,判斷唱音發生的可能性;第二種是Paterson等人通過流體動態力和結構模態響應的數值計算預報唱音;第三種是李潔雅根據勞斯特哈爾得到渦發放頻率,然后觀察這一頻率是否落在某一范圍來判斷是否會發生唱音。

     

    標簽: 螺旋槳(85) 船用螺旋槳加工(62)
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