船舶螺旋桨诱导的脉动压力和噪声的研究

随着人们对船舶振动和噪音问题的关注,对作为引起船舶振动和噪音源之一的螺旋桨的研究也愈来愈深入。本文从螺旋桨设计及船尾流场,包括附体设计等方面,研究降低螺旋桨诱导的脉动压力及船尾噪音的途径。     

螺旋桨/轴系激励下圆柱壳结构低频辐射噪声模式

将潜艇简化为圆柱壳模型,以采用结构有限元耦合流体边界元方法所获得的圆柱壳结构振动响应为输入,通过波数谱展开的方法给出圆柱壳辐射声功率波数谱和与各阶环向振动相对应的辐射声功率。针对各螺旋桨/轴系激振力工况,对与各阶环向振动相对应的辐射声功率进行对比分析,获得螺旋桨/轴系激励下圆柱壳的低频主辐射噪声模式。对圆柱壳的辐射噪声模式分析表明,对轴向激振力工况,柱壳的噪声辐射模式以呼吸辐射模式和弯曲辐射模式为主;对侧向激振力和垂向激振力工况,柱壳的噪声辐射模式以弯曲辐射模式为主。结论可为壳体噪声控制提供方向。     

5万吨出口散货船螺旋桨脉动压力计算

  目的  研究小水线面双体船（SWATH船）螺旋桨脉动压力激励艉部引起的辐射噪声。  方法  由于通常的载荷施加方式与实际情况差别较大,2个螺旋桨之间相互影响,因此建立某SWATH船全船声固耦合计算模型,采用船模试验结果对脉动压力引起的辐射噪声进行计算,定量分析不同载荷施加方式和2个螺旋桨激励力之间相位差的影响。  结果  结果表明：不同载荷施加方式对辐射噪声的影响非常显著,相对于实际的载荷分布,采用集中力或均布力等常规方式得到的计算结果偏大,其中施加集中力时计算结果最大。双桨激励力之间的相位差对辐射噪声也有明显影响,双桨同相时辐射噪声最大,并随着相位差增大而逐渐减小,双桨反相时噪声最小。  结论  所做研究可为SWATH船螺旋桨脉动压力引起的辐射噪声预报和控制提供参考。     

双体船湍流脉动压力激励水下辐射噪声预报研究

利用大涡模拟技术,对某双体船模型及实船进行湍流脉动压力的数值模拟,并将计算结果作为输入,采用声学有限元法对双体船实船水动力噪声进行了预报。数值模拟结果表明计算与试验数据吻合良好,能够有效地模拟双体船航行时船体周围的湍流脉动压力分布。此外,以湍流脉动压力为输入,通过声学有限元法得到的双体船水下辐射噪声在高频段与以往的统计能量法趋于一致,而在低频段的结果高于统计能量法,可以更加合理地预报双体船的水动力噪声。     

5万吨出口散货船螺旋桨脉动压力计算

首先简要介绍了由中国船舶科学研究中心开发的螺旋桨脉劝压力预报程序包的基本公式，然后对５万吨散货船蚴旋桨的脉动压力作出预报。最后对预报结果进行了分析，指出了应该注意的问题。     

SWATH船螺旋桨脉动压力引起的辐射噪声计算分析

[目的]研究小水线面双体船(SWATH船)螺旋桨脉动压力激励艉部引起的辐射噪声。[方法]由于通常的载荷施加方式与实际情况差别较大,2个螺旋桨之间相互影响,因此建立某SWATH船全船声固耦合计算模型,采用船模试验结果对脉动压力引起的辐射噪声进行计算,定量分析不同载荷施加方式和2个螺旋桨激励力之间相位差的影响。[结果]结果表明:不同载荷施加方式对辐射噪声的影响非常显著,相对于实际的载荷分布,采用集中力或均布力等常规方式得到的计算结果偏大,其中施加集中力时计算结果最大。双桨激励力之间的相位差对辐射噪声也有明显影响,双桨同相时辐射噪声最大,并随着相位差增大而逐渐减小,双桨反相时噪声最小。[结结论]所做研究可为SWATH船螺旋桨脉动压力引起的辐射噪声预报和控制提供参考。     

螺旋桨脉动压力及噪声特性的数值模拟研究

采用LES方法结合FW-H声学模型计算分析了螺旋桨的近场脉动压力和远场声辐射特性。近场脉动压力分析结果表明:脉动压力频谱特性在桨盘面和桨轴方向存在差异,脉动压力幅值随着距离增大迅速衰减;若要得到螺旋桨远场辐射噪声,声压接收点的位置需至少距离螺旋桨10倍直径。远场噪声指向性分析结果发现:声压总级在桨轴纵向平面呈现椭圆形分布,轴向总声级比盘面周向大。此外,噪声频谱特性的分析结果发现,桨盘面和桨轴方向声辐射频率特性也存在差异。     

螺旋桨脉动压力及噪声特性的数值模拟研究

采用LES方法结合FW-H声学模型计算分析了螺旋桨的近场脉动压力和远场声辐射特性.近场脉动压力分析结果表明:脉动压力频谱特性在桨盘面和桨轴方向存在差异,脉动压力幅值随着距离增大迅速衰减;若要得到螺旋桨远场辐射噪声,声压接收点的位置需至少距离螺旋桨10倍直径.远场噪声指向性分析结果发现:声压总级在桨轴纵向平面呈现椭圆形分布,轴向总声级比盘面周向大.此外,噪声频谱特性的分析结果发现,桨盘面和桨轴方向声辐射频率特性也存在差异.     

推进器激励船舶振动辐射声计算方法

文章在铁木辛柯梁的基础上,建立螺旋桨、轴系及船体耦合振动的数学物理模型,采用声极子模型计算各船体截面振动引起的辐射声压。计算分析了激励力直接作用到船体和经螺旋桨、轴系激励船体振动产生声辐射的差别,指出轴系振动对螺旋桨激励力激起船体振动并产生声辐射有着关键的影响作用。     

运用弹性理论研究有限长圆柱壳声辐射的一个通用方法(英文)

A general method was proposed to study the sound and vibration of a finite cylindrical shell with elastic theory.This method was developed through comprehensive analysis of the uncoupled Helmholtz equation obtained by the decomposition of elastic equations and the structure of the solution of a finite cylindrical shell analyzed by thin shell theory.The proposed method is theoretically suitable for arbitrary thickness of the shell and any frequency.Also,the results obtained through the method can be used to determine the range of application of the thin shell theory.Furthermore,the proposed method can deal with the problems limited by the thin shell theory.Additionally,the method can be suitable for several types of complex cylindrical shell such as the ring-stiffened cylindrical shell,damped cylindrical shell,and double cylindrical shell.     

一种识别声源噪声辐射区域的方法

针对大型结构体的声辐射问题,提出了一种利用声辐射模态识别声源表面的噪声辐射区域的方法。分析了各阶声辐射模态对声源的辐射声功率的贡献量,找出了对远场辐射声功率贡献最大的几个主要的声辐射模态,然后利用这几个主要的声辐射模态重建声源表面法向振速,通过声源表面法向振速的重建结果实现了声源表面噪声辐射区域的识别。通过对平板声源在几种不同频率下的噪声辐射区域的仿真分析验证了文中方法的正确性。该文方法对于确定特定频率下声源表面的噪声辐射区域,从而进一步进行辐射噪声控制具有积极的意义。     

无限长圆柱障板上共形曲面开孔声辐射研究

文章推导了无限长圆柱面上点源声辐射公式,在此基础上进一步推导了圆柱面上共形曲面圆孔为活塞声源的远场声压及指向性,近场声压及辐射阻抗。对给定尺寸圆柱和开孔,将有关结果与无限大平板上圆形活塞声辐射的结果进行了计算对比,得到具有一定工程价值的研究结论。     

运用统计能量法研究壳体的振动与声辐射特性

应用统计能量分析建立了水下壳体的统计能量分析模型,结合算例研究了水下壳体的高频振动与声辐射特性,得出了一些有用的结论.事实表明该方法能有效地应用在水下壳体结构的振动与声辐射特性分析上,具有较强的工程适用性和可操作性.     

螺旋桨激振力传递模式下的艇体振动和声辐射分析

潜艇的艇体结构是潜艇螺旋桨激振力向外辐射噪声的重要通道,而轴系是螺旋桨激振力传递到艇体的必经之路,因此有必要研究潜艇轴系向艇体传递的激振力对潜艇艇体振动和辐射声功率的影响。为此,分别针对螺旋桨轴向激振力、螺旋桨侧向激振力和螺旋桨垂向激振力工况,使用模式分析的方法,将轴系对艇体的作用力分解为互不相关的力传递模式的叠加。建立潜艇结构有限元模型,采用结构有限元耦合流体边界元的附加质量附加阻尼算法,分析单阶力传递模式作用于艇体时艇体的振动和声辐射特性。所做的研究可为分析螺旋桨激振力作用下的艇体振动和声辐射提供一种新的方法。     

单/双层圆柱壳振动及声辐射对比

采用模态叠加法,分别在点激励和面激励作用下,研究单/双层圆柱壳的振动及声辐射特性。研究结果表明,点激励作用在实肋板位置时,由于较大的局部机械输入阻抗,使得双层圆柱壳的辐射声功率和径向均方振速明显小于单壳。面激励作用时,在低频段与单层圆柱壳相比,双壳辐射声功率峰值向高频偏移,且幅值略小,径向均方振速幅值更小、峰值更少;随着频率升高,单/双壳的辐射声功率和径向均方振速在平均意义下趋于一致。     

螺旋桨激振力作用下船体振动及水下辐射噪声研究

利用有限元法和边界元方法分析比较了螺旋桨激振力三个方向分力(轴向、横向、垂向)分别作用以及同时作用时引起的船体结构振动与水下辐射噪声。结果表明,船体结构在螺旋桨激振力作用下在轴频、叶频、一倍叶频、二倍叶频以及船体固有频率处振动响应出现线谱;横向螺旋桨激振力引起的船体水下辐射噪声最大,垂向力其次,最小是轴向力;三个方向激振力同时作用时船体最大辐射声功率出现在叶频处,主要由横向力引起,其次是轴频处,主要由轴向力引起。分析其原因主要是横向激振力在叶频时最大,而且与船体固有频率接近,产生共振,轴向力在轴频处次之。     

水下圆柱壳振动与声辐射低频等效计算方法

为了提高水下大长径比圆柱壳低频振动响应和辐射声功率的计算效率,该文提出了一种用水下梁模型等效计算的方法。该等效模型基于欧拉梁理论,采用附加水质量近似流固耦合作用,通过计算梁的等效杨氏模量系数,使其与圆柱壳的梁式弯曲振动模态对应。计算表明,对大长径比简支圆柱薄壳（L/a＞20）,等效梁杨氏模量系数主要取决于结构长径比,而厚度对其的影响甚小。文中还给出了不同长径比圆柱壳前五阶模态频率的等效杨氏模量系数曲线,利用梁模型并结合此曲线,可准确预报水下圆柱壳低频域辐射声功率和圆柱壳的梁式弯曲振动模态。     

基于表面贡献法的船壳远场声辐射热区识别

对舰船水下远场声场的声辐射热区进行识别可为后续降噪工作指明方向.舰船外壳表面振动的不同位置之间具有复杂相位关系,其近场声场和远场声场有很大不同,导致使用表面有功声强进行远场声辐射热区定位并不准确.本文尝试使用声能量表面贡献方法对某巡逻艇船壳表面的远场声辐射热区进行识别.表面贡献方法在振动结构表面构造了一个和位置相关的正值,表示对应小块面积对声场的绝对贡献.使用表面贡献方法,本文准确地标示出船壳表面的远场声辐射热区,这一尝试展现了表面贡献方法在舰船降噪中的应用前景.