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    消除螺旋槳鳴音的有效方法

    日期:2016-09-13

    摘要:消除螺旋槳鳴音的有效方法

    修削槳葉的隨邊

    改變發放頻率,只要改變槳葉尾緣的厚度即可。如果尾緣相當薄,后駐點固定,發放的交替渦就幾乎不存在。

    另外,剖面尾緣的形狀對于發放渦的強度和頻率也有很大影響,因為它決定了尾緣后形成的渦街橫向和縱向間距之比。如果用帶有不同銳角鍥形尾緣的平板在流場中作觀察,可發現約尖銳的鍥形尾緣,產生的尾渦也越狹窄,渦的發放頻率也越高,渦強也越弱。

    對于螺旋槳槳葉尾緣,因必須保證一定強度,不能把尾緣修削得相當薄或非常尖銳。因此要消除螺旋槳的鳴音,可采取控制隨邊的銳度和尾緣的厚度來實現。根據我們的試驗研究,修削后的尾緣,其發放頻率一定要遠離槳葉的鳴音頻率,一般應使0.7槳葉半徑處的剖面尾渦發放頻率為鳴音頻率的2.5倍以上,才能在整個航速范圍內完全消除鳴音。因此,我們認為對螺旋槳槳葉隨邊的修削范圍應從0.95至0.40槳葉半徑處剖面的尾緣為止。每個剖面尾緣都修削成鍥形,槳葉外半徑的鍥形角定為17°(直徑小于2m的槳)或21°(直徑大于2m的槳)逐漸過渡到內半徑的24°或27°。

    尾緣的厚度定為0.7槳葉半徑處剖面弦長的0.05%(小槳)至0.07%(大槳),其它各剖面尾緣厚度都以此為標準。采用這樣的方法修削隨邊,能有效地消除螺旋槳的鳴音。

    根據修削后的尾緣厚度,對槳葉各剖面的尾渦發放頻率重新作了估算。由估算結果可知,各剖面尾渦發放頻率比螺旋槳的鳴音頻率均高出3倍以上,遠離鳴音區。

    增加槳葉的阻尼

    為了改變槳葉的響應頻率以減小其振動,亦可采用增加槳葉阻尼的方法以抑制鳴音的發生。應用高阻尼合金材料制造螺旋槳是消除螺旋槳鳴音的一個有效措施。利用這種材料制造的槳模,在水筒中與模擬螺旋槳鳴音的銅合金模型作了比較試驗,發現在所采用的轉速范圍內,前者均不產生鳴音。由于高阻尼合金的鑄造和加工工藝較為復雜,目前只應用于軍船。

    為消除民船螺旋槳的鳴音,我們采用一種簡便的方法,即在槳葉表面涂覆經稀釋的高粘度氯丁橡膠以增加槳葉阻尼,抑制振動。涂覆厚度(單面)約為0.7槳葉半徑處剖面厚度的4~6%,太厚將影響槳的水動力性能。我們對涂膠前后的槳葉作了激振比較試驗,即使尾渦發放頻率與前述某響應頻率耦合,也無足夠能量使槳葉加劇振動,因而也就不可能產生鳴音。

    其它方法

    一種方法是在槳葉葉背隨邊附近,剖面弦長的1/15處,沿徑向等間隔(間隔約我0.05槳葉半徑)地固定一些小的金屬凸出體。為了不影響槳的水動力性能,這種凸出體一般做成半圓形,其直徑約為弦長的4%?;蛘咴跇~葉背隨邊附近沿徑向挖成2~3條凹槽,槽寬約為弦長的3%,槽深約為當地剖面厚度的1/4。

    上述方法可使葉背邊界層提前分離,破壞尾渦有規律地交替發放,以消除鳴音。模型試驗表明,此法能消除鳴音。

    另一種方法是把槳葉隨邊做成鋸齒形,齒形的高度是弦長的7%,齒形底邊等于齒高。這種鋸齒相當于一個紊流發生器,使層流邊界層在達到隨邊之前,跳過層流的不穩定區直接變成紊流以降低噪聲,并有可能使尾渦對稱發放,從而消除鳴音。


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