Kappel桨与传统螺旋桨噪声对比试验北大核心CSCD

为检验Kappel桨的噪声性能,在海军工程大学空泡水洞进行背景噪声测量及2种桨模噪声对比试验。本次试验共设计16组工况,分别测量2种桨在无空泡和有空泡时的噪声。由测量结果分析可知,海军工程大学空泡水洞的声学性能满足试验要求,噪声信号在1-20 k Hz范围内可获得较高的信噪比。无空泡时,Kappel桨与传统桨的辐射噪声相当;在相同转速空泡数σn下,Kappel桨的空化辐射噪声高于传统螺旋桨的,同时观察其空泡形态,与传统螺旋桨相比Kappel桨的空泡形态要为剧烈,表明在空泡性能方面Kappel桨要低于传统螺旋桨,在Kappel桨的设计过程中应综合考虑螺距与拱弧的关系以改善Kappel桨的空泡性能。     

空泡水洞中拖式吊舱推进器脉动压力测量及空泡观测

针对吊舱推进器的关键技术,开展拖式吊舱推进器空泡性能和脉动压力的试验研究。试验在海军工程大学空泡水洞实验室进行,观察吊舱推进器桨模在不同工况下空泡发展和变化情况,并用人工观察方式进行整理记录,同时通过螺旋桨正上方区域安装的脉动压力传感器测量脉动压力。对试验结果进行分析,探讨拖式吊舱推进器不同工况下脉动压力和空泡性能的特点和规律及其对水动力性能的影响,为吊舱推进器性能研究及设计提供参考。     

斜流下螺旋桨空泡及脉动压力数值预报研究

空泡性能是船舶螺旋桨重要的水动力性能之一。由于桨轴存在倾斜安装角，船舶在水面航行时，螺旋桨的进流条件主要为斜流工况。为研究斜流工况下螺旋桨的空泡形态及空泡脉动压力特性，论文基于黏流CFD方法针对PC456螺旋桨标模开展了斜流下螺旋桨空泡及脉动压力数值模拟研究，并与大型空泡水筒中的斜流螺旋桨空泡试验结果进行了比较。结果表明，数值预报的空泡形态、面积和平板表面脉动压力与试验观测及测量的结果吻合较好，验证了数值模拟方法的可靠性。     

螺旋桨空化尺度效应的试验研究

本文描述了空泡水筒中一种可减小由粘性引起的空泡尺度效应的有液方法。在Sydney-Ezpress模型螺旋桨吸力面导边处加上不同的粗糙度,观察了不同试验雷诺数下桨叶上的空泡形态和边界层流态,建立了在CSSRC空泡水简中进行模型桨空泡试验时减小尺度效应的方法。试验结果表明:当试验雷诺数Re_(0.7R)<1.84×10~6时,需在桨叶导边加粗糙粒子,并使粗糙度雷诺数Re_K>650,以减小空泡试验中由于粘性引起的尺度效应。     

某科考船螺旋桨空泡和脉动压力性能试验

为准确预报螺旋桨的空泡性能和脉动压力性能,以某科考船螺旋桨为研究对象,分别在空泡水筒和减压水池进行空泡和脉动压力模型试验。对荷兰MARIN减压水池的试验方案进行论述,并对比分析空泡水筒和减压水池的试验结果。试验结果表明:目标船螺旋桨的空泡性能优秀,在11 kn航速工况下,螺旋桨无任何型式的空泡出现;在11 kn和15 kn航速工况下,螺旋桨的脉动压力非常小,该船的螺旋桨不会引起振动问题。螺旋桨应能满足挪威船级社DNV-GL Silent-R的低噪声要求。     

螺旋桨空泡噪声测量与分析

通过对空泡水筒中螺旋桨进行空泡噪声测量试验,采集了螺旋桨在空化条件和非空化条件下的噪声信号。借助数字信号处理技术对声信号进行频谱分析,研究空泡噪声特征信号在频域的特征和规律,以便判别或预报这类空泡及其噪声特性。此次试验特别引入加速度计,测量了螺旋桨动力仪引起的机械振动信号,并得出其信号对水听器采集的水声信号影响较大,可采用噪声消除方法降低干扰。试验表明,噪声频率在高频时空化噪声比非空化噪声声功率级增加约20 dB。另外,详细介绍了噪声测量系统和测试方法,同时也采用高速摄像机对螺旋桨空泡进行了观测。     

船用螺旋桨鸣音的研究

本文根据某船螺旋桨的噪声测量和激振试验结果,描述了螺旋桨鸣音的特点和产生鸣音的机理。 为了预报实桨的鸣音,按照作者提出的模拟条件,在空泡水筒中进行了模型试验。 文中还提出了几种消除鸣音的方法。经实船试验,证明这些方法是有效的。     

螺旋桨诱导船体表面脉动压力预报的试验研究

研究了螺旋桨诱导的船体表面脉动压力试验预报值随空气含量变化的规律及螺旋桨模型空泡形态随含气量变化的规律,并与实桨空泡对比分析;探索了脉动压力试验预报与实桨测量值最接近的空气含量控制准则;比较了螺旋桨模型在船模伴流场和修正后的伴流场中工作时,螺旋桨诱导的船体表面脉动压力预报值及螺旋桨模型空泡形态,与实船测量观察结果进行对比,并就伴流场修正对螺旋桨诱导的船体表面脉动压力试验预报的影响作了探讨;研究了螺旋桨诱导的船体表面脉动压力的预报值随桨模试验转速变化的规律。     

航行体超空泡水洞试验中的自动充气系统及应用

设计并研制了用于航行体超空泡水洞试验的自动充气系统。该系统可以实现充气的流量、压力与温度的自动测量、自动调节、自动供给、自动记录与动态显示。这对于航行体超空泡水洞试验,特别是对于某些瞬变过程的试验是非常重要与必须的。经水洞超空泡试验表明,该系统的设计是成功的,取得了很好的超空泡试验效果。     

冰阻塞环境对螺旋桨水动力和空泡影响试验研究

为了探究阻塞环境对冰区桨水动力和空泡特性的影响,辅助冰区螺旋桨的优化设计,本文在大型循环水槽中搭建冰阻塞环境下螺旋桨水动力性能和空泡特性的测试平台,测量和观察常压和减压状态下不同冰桨阻塞参数时螺旋桨及单桨叶的水动力载荷和空泡形态。试验结果表明：冰阻塞条件下的螺旋桨水动力性能是由冰桨阻塞参数、空泡环境和螺旋桨运行工况综合作用的结果,在冰块阻塞效应和邻近效应、螺旋桨抽吸作用、冰块周围回流区以及“皮鲁埃特效应”综合影响作用下冰块和螺旋桨之间会诱发连体涡空泡并导致螺旋桨水动力性能剧烈波动。     

对转桨和单桨空泡水筒噪声测量对比试验研究

为了研究对转桨和单桨的目标特性差异,在大型空泡水筒中针对单桨和对转桨的非空泡和空泡工况进行了噪声测量试验,采集了单桨和对转桨在空化条件和非空化条件下的噪声信号。首先针对空泡水筒自身特性进行了分析研究,发现空泡水筒在1.8 kHz和3.8 kHz附近易产生混响干扰。其次,借助数字信号处理技术对测量的声信号进行谱分析,对比研究了单桨和对转桨在空化条件和非空化条件下噪声信号在频域上的差异和规律,并采用频闪仪和高速摄像机对桨叶空泡进行了观察。试验表明,在非空化条件下,相同工况时对转桨噪声级比单桨高6 d B以上,对转桨倍频程衰减值要小于单桨,对转桨和单桨的三分之一倍频程谱在1.8 kHz和3.8 kHz附近会出现峰值,单桨8 kHz附近峰值是由唱音引起;在空化条件下,相同工况时对转桨和单桨三分之一倍频程谱变化趋势基本一致,对转桨噪声级比单桨高3~20 d B。在空化和非空化条件下,对转桨的调制谱特征比单桨复杂,对转桨的调制频段要远大于单桨,对转桨前后桨一阶叶频组合的调制作用最强,而单桨一阶叶频调制作用最强。     

某科考船螺旋桨空泡和脉动压力性能试验

为了准确预报螺旋桨空泡和脉动压力性能,以东方红3科考船螺旋桨为研究对象,分别在减压水池和空泡水筒进行了空泡和脉动压力模型试验研究,对荷兰MARIN减压水池的试验方案进行了论述,并对比分析了减压水池和空泡水筒的试验结果。试验结果表明, 东方红3船螺旋桨空泡性能优秀,在最关心的11kn工况,螺旋桨无任何型式的空泡出现;在11kn和15kn工况,螺旋桨脉动压力非常轻微, 本船不会产生螺旋桨引起的振动问题。螺旋桨应该能够满足挪威船级社DNV-GL Silent-R的低噪声要求。     

均匀流与非均匀流条件下螺旋桨空泡及噪声试验分析

利用空泡水筒,采用假体模拟伴流的方法,研究了均匀流与非均匀流条件下,不同流速和转速空化数时,螺旋桨空泡形态的变化和辐射噪声特性的差异。由空泡试验结果分析可知：同一流速时,螺旋桨空化程度随转速空化数的减小而变得剧烈;非均匀流条件下,螺旋桨处于不同强度伴流区时,桨叶表面空泡范围和大小差异很大,进入高伴流区时空泡加剧,远离高伴流区时空泡减弱。由噪声试验结果分析得出：针对各空泡数,随着流速的增大,辐射噪声总声级也随之增长;另外,无空泡与有空泡时,其噪声频谱曲线在高频段差异很大,表明空泡噪声对高频段的贡献较低频段大;同时,比较不同空泡状态时噪声总声级发现泡状空泡的辐射噪声总声级最大,片状空泡次之。     

螺旋桨梢部卸载和叶片侧斜对降低脉动压力的作用

在中国船舶科学研究中心的空泡水筒中进行了螺旋桨空泡诱导的船体脉动压力试验。 为15000吨单桨货船设计了梢部卸载和叶片侧斜的螺旋桨。几种方案的模型试验表明,梢部卸载能使螺旋桨有较好的空泡性能,脉动压力大幅度下降。增加叶片侧斜能使空泡性能进一步改善,脉动压力进一步下降。 本文讨论了叶片上不定常空泡和伴流场模拟对脉动压力的作用。空泡体积变化和空泡破灭是产生脉动压力高频分量的原因。     

基于粘势耦合方法的空泡水筒阻塞效应数值模拟与分析

阻塞效应修正是提高空泡水筒水动力测量结果精度的重要措施。本文以上海交通大学新空泡水筒为研究对象,采用粘势耦合方法预报某7叶螺旋桨盘面处的实效伴流场,以此修正螺旋桨进速实现空泡水筒的阻塞效应修正。首先采用面元法对螺旋桨进行敞水预报,建立体积力模型将其力场插值到RANS网格中进行计算,得到桨盘面的实效伴流场。然后根据实效伴流分数归纳进速修正公式对螺旋桨推力和扭矩曲线进行修正,从而实现了空泡水筒到敞水结果的阻塞效应修正。结果表明,空泡水筒中计算的推力和扭矩曲线修正后与敞水中的计算吻合良好。     

减压拖曳水池的桨模试验

本文选用标准桨模4119，在减压拖曳水池进行了常压下的敞水重复试验及减压下的空泡性能试验。针对该水池的测试设备和试验方法，分析了本次敞水试验的测量不确定度，并与国外公布的试验数据进行了比较。桨模空泡性能试验是减压拖曳水池的特色试验，本文也对该试验结果进行了分析，并与空泡水筒的试验数据进行了比较。     

船用螺旋桨推进性能优化设计及试验方法

为进一步追求螺旋桨最佳的推进性能,以某船用高效桨作为研究对象,通过分析螺旋桨主要参数与水动力学性能之间的关系,在一定的约束条件下调整盘面比Ae/Ao、螺距P、纵斜ZR等主要参数进行优化设计。同时,将优化后的桨进行了敞水和空泡试验验证。结果表明,优化桨在能够保证空泡性能下,其在设计工况点附近的敞水效率较原桨提高近2%左右,综合性能更佳。本文优化方法可为相关船型的螺旋桨优化设计提供参考。     

预报螺旋桨噪声的方法

螺旋桨是舰船主要的噪声源,螺旋桨噪声的预报对评价螺旋桨声学性能及螺旋桨声学设计有非常重要的意义。本文分别对螺旋桨空泡噪声、螺旋桨无空泡高频噪声、螺旋桨无空泡低频离散谱噪声、螺旋桨无空泡低频连续谱噪声等四类噪声的预报方法进行了介绍,并对今后螺旋桨噪声预报方法研究提出了建议和展望。     

低噪声,低激振半串列螺旋桨的研究

本文提出了一种新型半串列桨，并以升力面理论为基础进行水动力设计，性能计算，以及几何轮廓设计，试验表明，该形式的螺旋桨可降低噪声，激振，并能改善空泡性能，敞水效率亦略有提高。     

微颗粒影响螺旋桨噪声及空蚀损伤试验研究

为分析微颗粒对空蚀损伤及噪声的影响,开展不同水质的检测,提出水质的模拟方法,进行不同水质中的振动空蚀噪声试验、旋转圆盘试验以及循环水槽船后螺旋桨噪声的对比试验。结果表明:水中微颗粒含量对空蚀有较大影响,微颗粒含量高,空蚀破坏更严重;微颗粒对螺旋桨无空泡状态的噪声影响较大,可提高螺旋桨噪声的总声级,而对空泡状态下的螺旋桨噪声影响则不大。