螺旋槳空泡性能及低噪聲螺旋槳設(shè)計(jì)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代水下聲探測(cè)技術(shù)的發(fā)展，艦船聲隱身性能成為造船界普遍關(guān)注的問題。其中，作為艦船三大噪聲源之一的螺旋槳空泡噪聲已受到越來越多的關(guān)注，本文從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面系統(tǒng)地研究螺旋槳的空泡噪聲，并建立了以降噪為目的的螺旋槳優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。 在船尾非定常流動(dòng)中工作的螺旋槳，常常由于槳葉負(fù)荷過大而產(chǎn)生空泡，從而引起強(qiáng)烈的輻射噪聲，降低艦船的隱身性能，為了降低空泡螺旋槳的輻射噪聲，必須從螺旋槳設(shè)計(jì)入手，在額定工作狀態(tài)下，避免或延緩空泡的發(fā)生。

2、增加螺旋槳空泡斗的寬度，控制空泡發(fā)生的范圍，盡量避免泡狀空泡的發(fā)生。 論文分析了國內(nèi)外螺旋槳輻射噪聲的技術(shù)特點(diǎn)，詳細(xì)地介紹了螺旋槳空泡噪聲的研究現(xiàn)狀，分析了低噪聲螺旋槳設(shè)計(jì)中存在的問題和解決策略，從降低螺旋槳的關(guān)鍵技術(shù)入手，提出了低噪聲螺旋槳的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。 論文用理論方法系統(tǒng)地研究了均勻流場(chǎng)和非均勻流場(chǎng)中的螺旋槳的性能預(yù)報(bào)問題，并編制了相應(yīng)的數(shù)值程序，其中包括螺旋槳定常水動(dòng)力性能預(yù)報(bào)和螺旋槳非定常水動(dòng)力性能預(yù)報(bào)。用基于

3、速度勢(shì)的低階面元法預(yù)報(bào)了螺旋槳的定常水動(dòng)力性能。由格林公式推導(dǎo)出該問題的積分方程；用物面不可穿透條件、無窮遠(yuǎn)條件、庫塔條件等作為方程的定解條件；螺旋槳的非定常水動(dòng)力性能采用時(shí)域方法求解，為了減少計(jì)算時(shí)間和降低計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)量，論文采用了主槳葉方法，其他槳葉上的未知量均可由主葉片按一定相位角推算，在計(jì)算的每一時(shí)間步長的計(jì)算方法基本上與定常時(shí)相同。 論文用面元法預(yù)報(bào)了螺旋槳的空泡性能，包括空泡的長度、厚度、體積等。用格林公式導(dǎo)出該問題

4、的積分方程，運(yùn)動(dòng)學(xué)邊界條件、動(dòng)力學(xué)邊界條件、無窮遠(yuǎn)條件、庫塔條件等作為方程的定解條件，理論計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。論文同時(shí)對(duì)螺旋槳的空泡問題進(jìn)行了試驗(yàn)研究，用實(shí)驗(yàn)手段記錄了螺旋槳空泡的發(fā)生、發(fā)展等過程，并將其作為螺旋槳空泡性態(tài)預(yù)報(bào)的校核依據(jù)，最后論文用仿真軟件對(duì)非定常流動(dòng)中螺旋槳的空泡形態(tài)進(jìn)行了模擬，可以更直觀討論非均勻流動(dòng)中螺旋槳空泡性態(tài)的變化過程。論文討論了不同參數(shù)對(duì)螺旋槳空泡性能的影響，并建立了低噪聲螺旋槳的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，以面