船舶螺旋桨空泡噪声研究

从空泡运动机理、数值计算方法及试验研究三方面对船舶螺旋桨空泡噪声最新的研究动态作了简单回顾.理论方面给出Rayleigh方程的应用范围;数值计算方面,将FWH方程方法应用于船舶螺旋桨噪声计算.结合所做试验,考虑了水中含气量对船舶螺旋桨空泡噪声的影响.同时对进一步需要开展的螺旋桨空泡噪声工作进行了展望.     

螺旋桨几何形状对其水下噪声的影响

高性能、低噪声的螺旋桨表现在其叶梢早期空泡很少，即使空泡扩展也能使噪声降到允许值以下。这里提供了几种可改变外形的螺旋桨以研究其几何形状对噪声的影响。通过螺旋桨模型试验，测试在有空泡产生状况下的早期空泡数量和水下噪声，研究发现早期空泡数量低的螺旋桨产生的噪声也并不总是处于较低等级。另外，根据试验和CFD分析结果找出几种低噪声螺旋桨的设计思路。     

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。     

时域螺旋桨空泡噪声的球空泡脉动体积方法

采用球形体积方法对时域螺旋桨空泡噪声进行了数值计算,并与另外2种方法进行了比较。首先提出单极子模型计算螺旋桨空泡噪声的可行性;其次应用面元法计算出满足螺旋桨水动力学条件以及空泡动力学条件的螺旋桨空泡形状;最后结合Lighthill方程在特殊情况下的解将空泡体积脉动转换为螺旋桨空泡噪声。     

螺旋桨空泡和噪声特性试验研究

本文通过螺旋桨空泡噪声模型试验,研究螺旋桨空泡和噪声特征,以及螺旋桨不同阶段空泡和噪声的关系,探究螺旋桨噪声产生及控制机理.建立了螺旋桨空泡和噪声同步测试方法,针对2400 TEU集装箱船螺旋桨开展模型试验.从螺旋桨模型试验结果分析得出:片空泡脱落形成梢涡空泡产生的噪声量级最高,且具有宽带特性,梢涡空泡噪声量级次之;模型状态下片空泡脱落形成梢涡空泡,以及独立的梢涡空泡引起的空泡噪声均在1000 Hz附近存在明显峰值,对应实桨的峰值频率为50-60 Hz.     

螺旋桨空泡和噪声特性试验研究（英文）

本文通过螺旋桨空泡噪声模型试验,研究螺旋桨空泡和噪声特征,以及螺旋桨不同阶段空泡和噪声的关系,探究螺旋桨噪声产生及控制机理。建立了螺旋桨空泡和噪声同步测试方法,针对2400 TEU集装箱船螺旋桨开展模型试验。从螺旋桨模型试验结果分析得出:片空泡脱落形成梢涡空泡产生的噪声量级最高,且具有宽带特性,梢涡空泡噪声量级次之;模型状态下片空泡脱落形成梢涡空泡,以及独立的梢涡空泡引起的空泡噪声均在1 000 Hz附近存在明显峰值,对应实桨的峰值频率为50-60 Hz。     

应用表面涡格法的空泡螺旋桨性能分析

本文讨论了表面涡格法在船用螺旋桨局部空泡和超空泡条件下的应用。螺旋桨桨叶和空泡用桨叶表面和空泡表面上的涡格和源分布表达。该方法基于速度场和奇异要素强度的控制方程由桨叶表面和空泡表面上的两类边界条件确定。由桨叶在无空泡状态下的压力分布得到起始空泡拓展，并通过迭代过程，使得空泡表面上的每个网格满足边界条件时计算空泡形状。本方法算出的桨叶表面上的压力分布，空泡扩展和厚度的结果与实验结果和其他理论的计算结     

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。     

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。     

侧推器脉动压力及噪声的试验研究

侧推器桨叶负荷重、叶梢间隙很小,比普通螺旋桨更容易产生空泡,因此振动和噪声问题更加突出。公开文献中相关试验研究极少。作者在上海交通大学空泡水筒开展了侧推器脉动压力和噪声的模型试验研究,对于齿轮箱位于桨叶上游的情况,考察了来流速度、螺旋桨转速以及空泡对脉动压力和噪声的影响。试验分析表明前两个因素影响很小;有空泡时的脉动压力和噪声均比无空泡时明显增大;有空泡时,随着空泡数的降低,桨盘面处的压力脉动会进一步加剧,而噪声却下降了。     

肥大船后体形状对推进的影响

本文从节能和减振的角度出发,探讨肥大船后体形状对阻力、推进及伴流的影响。首先,用理论计算流线的方法从三个抬高型球鼻首中选择一个加装于母型船模上。通过比较分别由理论计算和实测得到的流线,表明在舭部两者吻合程度良好。接着,对后体形状分别为V型剖面、U型剖面、单尾鳍型和球尾型的四艘船模进行试验。结果表明,在方形系数C_B=0.80的四种后体线型中,在满载和压载状态,V型剖面的阻力最低,U型剖面最高。就收到马力而言,单尾鳍型在满载时最低,压载时仅次于V型剖面。至于满载时的伴流分布,U型剖面和单尾鳍型各半径处进流角绕轴一周的变化△β较小。     

船型对双体船阻力的影响

本文通过九艘设计 Froude 数0.28～0.40的双体船模型试验资料的综合分析,探讨主要船型参数、间距比对片体剩余阻力系数 C_(r0)及双体剩余阻力干扰分数(?)的影响规律。提出表征首尾横波干扰程度的参数 F_r/(C_P)~(1/2);给出联系三个主要因数 F_r、K/b、C_P 的峰谷图及 C_(r0)、(?),的统计资料;对 C_P 等主要因数的选择作了讨论。文章中的资料可供初步设计使用。本文的统计船型不包括 b/d>3.1及片体横向非对称的双体船型。讨论范围限于 F_r=0.3～0.4,K/b=2～2.6。     

网络数据库在海洋工程质量控制中的应用

本文介绍了海洋工程导管架、组块建造中材料、组对、外观、NDT等检验工作中,利用网络数据库进行质量管理和质量控制.以及针对海洋工程特点,如何建立网络数据库结构和数据库各模块之间的关系.     

油船主尺度确定

1973年国际防止船舶造成污染公约的1978年议定书规定,载重量二万吨以上的原油船和载重量三万吨以上的成品油船都要设置专用压载水舱,并对货油区范围内的专用压载水舱和非油处所要求满足保护面积指标。作者就贯彻这一新规定,对载重量三万至十万吨级原油船主尺度有关问题作了研究。本文简要分析了新规定引起油船主尺度、结构重量与容量、货舱结构划分形式等方面的变化,引述了作者建立的有关确定主尺度的主要数学模型,并给出了以多目标分层序列最优化方法确定油船主尺度的方法和过程。文后附按此方法对六万五千吨载重量原油船主尺度确定的计算结果。     

厚翼剖面的空泡特性研究

本文用奇点法解厚翼剖面局部空泡绕流问题。求解时精确考虑了空泡表面是一条流线的运动学边界条件,空泡表面压力为常数的动力学边界条件,以及水翼湿表面是一条流线的运动学边界条件,用迭代法求出了空泡表面的形状、压力分布等水动力特性,并与实验结果作了比较,得较好结果。     

加筋板的双重非线性分析

本文综合工程实际的需要,对船体加筋板结构进行了双重非线性有限元分析。采用Prandtl-Reuss流动理论,具体导出了加筋板在双重非线性状态下理想弹-塑性和强化材料的单元刚度矩阵;用增量切线刚度法-迭代法相结合的混合解法来提高求解精度;对单剛、等效节点力的计算,均采用Gauss积分法和进行分层精度判别来节约机时和内存。     

反应舵在螺旋桨尾流中的水动力性能

本文对反应舵在螺旋桨尾流中的水动力性能及桨舵干扰进行了研究。舵的水动力及周围流场用面元法计算，螺旋桨性能用无限叶数的简易螺旋桨理论预估。桨舵干扰作用以迭代方法求得。采用面元法计算反应舵的性能，可以更精确地反映较复杂的反应舵表面形状对水动力性能的影响。通过计算得到的舵表面压力分布可看出反应舵节能的原因。本文还对反应舵的操纵性能进行了计算和研讨。     

柴油机曲轴主轴承模糊随机优化设计研究

柴油机曲轴主轴承是一种变载荷流体动压滑动轴承，由于在运转中其工作性能随负载的变化而变化，现在还没有一个完全合理的优化设计方法。本文根据其中存在有随机性和模糊性的特点，给出了模糊随机优化设计的数学模型，提出了一种决策方法。通过一船用柴油机实例的检验表明，此模型和方法是适宜的，效果良好，优于其他方法。     

柴油机气缸套磨损极限的研究

气缸套的磨损极限是以最大容许直径增量和最大容许椭圆度来衡量的,最大容许直径增量是主要磨损。作者根据某些柴油机厂给出的数据,绘制成相对极限磨损与发动机转速的关系图,并回归成气缸套最大容许相对直径增量与发动机转速的关系方程式,据此计算气缸漏入到曲轴箱的气体量,得到了试验的证实。按照方程式所确定的气缸套最大容许直径增量及其引起气缸漏气量的增加,对柴油机运转的经济性和可靠性影响是允许的。