螺旋桨空泡与脉动压力及振动特性研究

为了提高螺旋桨效率,在船舶螺旋桨设计中通常会增大桨叶梢部载荷。桨叶在旋转过程中不断地重复进入和退出船体尾流场,使得梢涡空泡容易发生猝发(bursting)现象;另外由于尺度效应的存在使得梢涡空泡在实船螺旋桨上比模型试验观测到的更为强烈,猝发现象更容易发生并且更为剧烈;当梢涡空泡猝发产生时将引起脉动压力高阶量或宽带谱的增大,从而引起相应的船体振动或严重的噪声。本文通过对3 600箱集装箱船实船螺旋桨梢涡空泡猝发现象与脉动压力、振动等特性关系的分析,研究了螺旋桨梢涡空泡猝发引起的脉动压力高阶量或宽带谱特性以及相应的振动等特性。结果表明:船体振动宽带谱特性与螺旋桨梢涡空泡的猝发有关;螺旋桨梢涡空泡猝发引起的船体振动高阶量特性比脉动压力高阶量更为强烈。     

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。     

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。     

某船舶结构声学设计技术探讨

以某船舶的噪声振动控制为目的,探讨了船舶结构声学设计技术。针对某船舶机舱结构,在初步设计的基础上,运用FEM/BEM方法,对比了不同设计参数下的船舶振动响应和水下辐射噪声声压级。通过调整机舱段结构参数,避免船体结构共振的发生,确定了低噪声设计方案。模型试验表明,振动传递特性的计算值与试验值有很好的一致性,所建立的船舶振动噪声预报模型是可信的。     

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。     

船舶低噪声设计技术研究

由动力装置引起的机械噪声是影响船舶舒适度、船舶电子设备可靠性、船员工作环境的最主要噪声源,也是船舶水下辐射噪声的主要噪声源之一。随着船舶动力装置向高功率密度方向发展,船舶的噪声级越来越高,简单的振动噪声处理已难以满足其噪声和振动限值的要求。为了研究控制船舶机械噪声,提出了船舶低噪声设计方法,建立了全船振动噪声评估及控制方法的设计流程。并以某型船舶低噪声设计为例,通过实船测试,验证了船舶低噪声设计方法的正确性、可靠性和规范性。该方法可适用于各种低噪声船舶的设计中,如物探船、游船、火车渡船等。     

Activities of Propulsion Design and Cavitation Test for Merchant Ships in CSSRC

文章介绍了过去10年间在中国船舶科学研究中心(CSSRC)进行的商用船舶螺旋桨设计和空泡、脉动压力试验方法及应用;介绍了利用试验手段解决实船螺旋桨出现的空泡剥蚀、螺旋桨空泡引起的船体剧烈振动等工程问题的方法;以及船舶节能装置的设计、试验方法及应用等;同时还介绍了用于高速艇的半浸桨及控制系统的设计及应用.     

高低工况螺旋桨空泡性能试验与机桨匹配设计

对某型测量船螺旋桨的脉动压力进行了理论估算,并开展不同螺距比的螺旋桨空泡性能模型试验,预报不同设计工况的空泡性能及脉动压力,获得了不同螺距下的背空泡及面空泡限界,尤其是小螺距比下的面空泡斗特性。在此基础上,针对目标船不同任务模式下的使用要求,结合主机特性,对其高低航速工况进行了机桨匹配优化设计。实船试验结果和使用情况表明,机桨匹配设计较为合理。     

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。     

护卫舰五叶侧斜螺旋桨的研究设计

叙述我国护卫舰每一将装备的五中侧斜桨研制所经历的全过程及所获得的航速；振动和噪声诸性能良好的结果。列举了桨模性征曲线，空泡、噪声、脉动压力到实船航速一功率曲线，脉动压力、振动、辐射噪声等广泛的试验资料，说明了如何解决实船发生桨叶随边局部变表问题和修改成活适合于正倒车运行的侧斜桨叶外形，并经充分的实船高速运行和适航性试验证明桨叶有足够强度，从而为今后高速舰船大秀面经侧斜型定距桨的设计提供了富足的借鉴     

纵骨架式船舶结构垂向振动的三维有限元分析

用三维模型的有限元计算得出某船垂直总振动的各阶固有频率和振型，并在试验室进行了实船干模态的振动特性模型试验，结果表明，三维有限元法能够精确地反映船舶结构的振动特性。结果结果与试验结果有很好的一致性。     

螺旋桨稍涡空泡引起异常振动及噪声研究

螺旋桨作为船舶推进的重要设备，空泡现象几乎不可避免且成因十分复杂，本文研究该船在未更换螺旋桨的情况下，顺利解决了由“稍涡空泡”引起的异常振动和噪声问题，为最终解决螺旋桨“空泡”问题提供一定的参考价值。     

CFD方法预报螺旋桨敞水性能及CFD方法不确定度分析

螺旋桨作为船舶最常用的推进装置,在船舶高速化发展中发挥着举足轻重的作用。随着船舶载荷的增加,螺旋桨的水动力性能和敞水特性引起了国内外研究人员的广泛关注。螺旋桨在正常运行时,会受到非均匀尾流场的振动和空泡效应,使螺旋桨受到的脉动压力剧增,产生大量噪声的同时对螺旋桨的结构和性能造成损害。本文针对螺旋桨的水动力性能,采用CFD数值模拟技术和Fluent软件,对螺旋桨的敞水特性、噪声特性和不确定度等因素进行了系统的分析,对船舶螺旋桨的结构和流体力学设计具有重要的研究价值。     

基于有限元分析的舰船轴系尾部结构水声特性分析

近年来,船舶的隐身特性引起了研究人员的广泛关注,尤其对于军事应用的舰船。大量的试验表明,船舶的噪声很大一部分来源于舰船的轴系振动,而轴系作为舰船动力系统的关键部件,其设计和优化本身也具有非常重要的意义。本文研究的重点是舰船轴系的振动与水声特性,运用了有限元分析技术,同时也对舰船的轴系振动进行了数学建模。本文的研究有助于改进舰船轴系的噪声特性,提高舰船的隐身性能。     

空泡效应对冰阻塞环境下的螺旋桨性能影响研究

针对空泡效应对冰区船舶螺旋桨在冰阻塞环境下的推进性能影响,在空泡水筒开展了均流和冰阻塞环境不同空泡数下的螺旋桨模型水动力性能对比试验。试验结果表明空泡效应减缓了冰阻塞环境下螺旋桨推力均值上升的程度,加剧了非定常变化的幅度;冰阻塞环境螺旋桨受空泡影响发生推力突降的运行工况要早于均流环境。采用CFD方法对冰阻塞环境下的螺旋桨模型水动力和空泡特性进行了数值模拟,冰阻塞典型工况的螺旋桨模型水动力性能计算结果与模型试验结果误差在5%以内,在相同工况下桨叶表面的空泡形态模拟结果与模型试验基本一致,表明本文冰阻塞环境螺旋桨水动力和空泡性能的数值模拟方法具有较高计算精度。     

基于DNV SILENT-S的物探船水下辐射噪声分析

民用船舶的水下噪声测量研究一直鲜有报道。针对以螺旋桨为主要影响因素的船舶,基于DNV SILENT-S的相关观点及要求,以多缆物探船"发现6"为研究对象,主要对物探船螺旋桨引起的水下辐射噪声展开了分析讨论。重点阐述物探船水下辐射噪声的研究及分析过程,采用不同拖缆工况进行实船测量及其数据处理。通过对目标船实船测量数据和仿真结果对比,进一步分析螺旋桨对物探船水下辐射噪声的影响,提出了螺旋桨引起的水下噪声应在设计阶段作为考量因素,也为物探船降噪设计提供参考。     

低噪声船用布风器性能测试及分析

船舶的各个零部件都能造成噪声,在当今船舶技术的发展中,低噪声成为研究的新领域。舒适度这一问题亟待解决。本文主要通过测试,分析船舶空调末端装置布风器噪声、消声性能、风量控制精度、压力无关、静压损失、风量测量精度等方面的特性。结果表明：变风量型布风器风量控制精度高、测量精度高、静压损失小、噪声和消声性能以及压力无关特性均符合标准。     

真实海况下船舶水弹性响应及砰击载荷的大尺度模型试验研究

现有的船舶波浪载荷模型试验大多是在水池环境中开展的,然而受水池尺度、造波能力、模型航行范围以及尺度效应等方面的影响或限制,水池模型试验并不能完全真实地反映出实船海上航行时的水动力学性能.事实上,真实海浪具有非线性强、随机性强、方向分布广等特征,因此研究船舶在真实海浪短峰波中的水动力学性能对于指导实船设计研发具有重要的指导意义.实际海浪环境中,舰船大尺度模型试验是一种新型试验技术,综合了水池模型试验和实船海试的部分共同优势.本文提出了大尺度模型波浪载荷与砰击载荷试验技术,建立了一套稳定可靠的大尺度模型海上试验测试系统,并提出了恶劣海况下大尺度模型耐波性及波浪载荷试验实施方案,进而基于大尺度模型试验数据分析了船舶在真实恶劣海况下的运动与载荷响应及砰击载荷特性.     

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。     

船舶推进系统齿轮箱的抗冲击性能研究

齿轮箱是船舶推进系统的关键组成部分,其运行质量直接决定了船舶的动力性能。船舶推进系统齿轮箱的工况复杂,受到船舶振动和基座变形的影响,齿轮箱易产生疲劳变形和振动噪声等问题。近年来,随着机械制造技术的进步,船舶齿轮箱也向着大功率、低噪声、轻量化、高转速等方向发展。本文以船舶推进系统齿轮箱为研究对象,建立了齿轮箱的多体耦合有限元模型,对动态冲击载荷下的齿轮箱的抗冲击性能进行载荷分析,并对齿轮箱的振动和弹性变形等进行有限元分析。本研究对提高船舶推进系统齿轮箱的结构强度、提高抗冲击性能等有重要的指导作用。