DTMB 4119螺旋桨噪声特性的数值模拟

将DTMB 4119型螺旋桨作为研究对象,在敞水和伴流条件下分别计算水动力学特性和非空化噪声声压级. 在多个进速系数下对单桨模型的敞水性能展开验证,与文献实验值比对验证准确性后,引入FW-H声类比方程求解监测点声压及频谱. 结果表明,现有模型可以在多个进速系数下取得较吻合的数值结果;单极子和偶极子噪声频谱在低频段出现显著高于宽带的线谱噪声,频率与桨叶BPF及谐波对应. 在轴向平面内,单极子噪声声压级呈现出8字形的分布特征,偶极子噪声声压级呈现出∞型的指向性分布. 伴流场不会改变单、偶极子总声压级的指向性,但会使得各方向线谱噪声声压级趋于均匀. 在径向平面内,单、偶极子的噪声声压级指向性不明显.     

低噪声对转螺旋桨的翼型—螺旋桨一体化设计方法

根据先进翼型设计方法和对转螺旋桨设计方法，研究发展了一种低噪声对转螺旋桨设计方法。该方法通过翼型设计和对转桨设计的交替应用和研究设计具有较好空化特性的先进翼型，使对转螺旋桨在具有较高效率的同时，桨叶各剖面的空化数与抗空化翼型的空化特性要求相符合，以避免或减弱叶片表面空化的发生，从而降低了桨叶的噪声。根据这一方法对某对转螺旋桨进行了设计。     

基于DT-CWT统计模型的舰船噪声信号中线谱信号检测研究

双树复解析小波变换(DT-CWT)在信号去噪方面的性能优于实小波变换,且计算量远小于后者.文章基于DT-CWT小波理论,通过对海洋环境噪声中舰船噪声中低频线谱信号小波系数的层间联合分布的分析,提出一种DT-CWT统计模型并推导出最大后验概率估计子(MAP),用于检测海洋噪声背景中的舰船噪声中的低频线谱信号.对实测舰船噪声信号和海洋环境噪声的分析表明,所提出的DT-CWT统计模型算法明显优于VisuShrink、SureShrink和BayesShrink算法对舰船噪声中线谱信号的检测效果.     

叶片数对离心泵空化诱导振动噪声的影响

为研究叶片数对离心泵空化诱导振动噪声的影响,以一台5叶片单级端吸离心泵为研究对象,保持泵体和叶轮其他几何参数不变,将叶片数分别改为4、6和7.基于虚拟仪器数据采集系统和泵产品测试系统在离心泵闭式实验台上测量了不同叶片数模型泵在不同净正吸入水头(NPSH)时的振动、噪声和出口压力脉动信号,并对信号进行处理和分析.试验结果表明:模型泵空化诱导的振动对泵体的影响最大,综合比较各测点的振动强度,4叶片模型泵的振动最剧烈,5叶片模型泵的振动相对最小.在不同空化状态下,模型泵噪声信号随叶片数的增加叶频峰值基本不变,但轴频峰值变化规律复杂,在空化严重时,6叶片模型泵的轴频峰值最大.随着空化程度的加剧,各叶片数模型泵的轴频峰值呈下降趋势.     

一种基于DTW算法的谱图匹配声纳目标识别方法

为解决由于舰船目标螺旋桨轴频不同造成DEMON谱线谱频率不同而难以直接比对的问题,利用DTW算法将DEMON谱数据根据线谱频率进行对齐,解决了难以比对的问题,并对实测舰船辐射噪声进行了分析。结果表明,利用DTW算法的识别率在原先匹配识别的基础上提高了3%~5%,说明基于DTW算法对谱图匹配声纳目标进行识别是有效的。     

不同空化数下螺旋桨叶片表面空蚀风险分布研究

探究了不同空化数下E779A螺旋桨叶片表面空蚀风险分布及其影响机制。采用大涡模拟（large eddy simulation,LES）方法和ZGB(zwart-gerbera-belamri)空化模型对不同空化数下绕E779A螺旋桨的空化流动进行了数值模拟研究,数值计算结果与实验结果吻合良好,预测的非定常空化形态与实验结果基本一致。在此基础上,基于改进的灰度值法开展了不同空化数下螺旋桨叶片表面空蚀风险研究。结果表明,改进的空蚀风险预报方法可以较好地预报空蚀风险。在其他条件一致的前提下,空化数的降低将使桨叶表面空蚀风险区域的覆盖面积增大,相应的表面空蚀风险强度最大值也将逐渐增加,桨叶表面中高空蚀风险覆盖面积随之增大。     

穿孔板噪声谱分析研究

水力空化与超声空化是产生空化的两种主要方法,国内外研究者对超声空化的噪声谱研究的非常多.但对于水力空化,一般仅进行应用方面的实验研究,而疏于声学方面的研究.为进一步了解水力空化的声学特性,本文理论上进行板的振动的计算,并用ANSYS模拟穿孔板的振动,研究其振动频率与测得的空化噪声谱之间的联系.研究结果表明,在特定的条件下,测得的噪声谱呈现明显线状谱分布的超声成分,此时高速水流冲击穿孔板引起了穿孔板的强烈振动,发出超声,但在一般情况下,多孔板水力空化噪声谱并不含超声成分,也不具有明显线状谱特性.     

航行体云状空泡稳定性通气控制

为研究水下航行体云状空泡稳定性,通过水洞实验对水下航行体模型云状空泡进行了实验研究,对比分析了不同空化数对水下航行体通气空泡稳定性的影响,分别分析了不同空化数下通气空泡发展、断裂和脱落等准周期性波动特性以及脱落速度和空泡发展对表面压力的影响,得到了通气对流动控制效果和局部不稳定性机理.结果表明:在通气作用下空泡内的透明部分逐渐增大,在逆压梯度的作用下,回射流形成并向航行体前部运动,空泡前部由透明逐渐变为浑浊,当回射流到达空泡前段,空泡表面出现波动,在回射流的作用下空泡以涡团形式发生脱落,航行体模型肩部通气空泡的发展和脱落随着空化数的控制而呈现明显的不同;当空化数较大时,空泡发生断裂、脱落两个过程;当通气量增大空化数减小后,空泡呈现断裂、融合、脱落3个过程,此时空泡呈现稳定发展的特性;空泡平均脱落速度随着空化数的减小而减小;实验结果也表明了不同时刻航行体表面压力脉动情况,空泡闭合位置存在压力峰值,航行体表面压力随着空泡的脱落出现波动.     

非空泡螺旋桨低频线谱噪声时域预报方法

针对非空泡螺旋桨的低频线谱噪声特点和数值处理方法,用基于速度势的面元法和噪声时域预报方法进行了研究.用面元法对非均匀流场中的螺旋桨非定常压力分布进行计算,将计算得到的压力时域信号输入到噪声积分方程中,可以得到螺旋桨诱导的噪声声压,该方法直接将噪声源分布在真实的螺旋桨表面而非螺旋桨的拱弧面,对噪声源和观测点的距离没有作任何近似,并可以考虑桨毂对噪声声压的影响.通过对计算结果的比较和分析,说明在非空泡条件下,桨叶厚度、桨毂负荷和桨毂厚度引起的噪声声压非常小,对螺旋桨低频线谱噪声总声级的贡献可以忽略不计,高阶叶频声压级比一阶声压级明显要低,一阶叶频声压级在桨轴方向上最大,在桨盘面方向最小.     

多途效应对螺旋桨噪声调制特性的影响

在对螺旋桨空化噪声解调分析时发现,螺旋桨调制的频段是有差异的,在某些频段,螺旋桨目标谐波结构发生了很大的变异,按照一般规律识别时会导致目标的错误判别。为了研究多途效应是否是引起噪声调制频段差异的原因,采用频域截断法建立了浅海水声信道模型,分析了浅海水声信道多途效应对宽频信号产生的影响,并初步研究了多途效应与螺旋桨空化噪声调制不均匀特性之间的关系。仿真结果表明,通过信道传输后信号调制的均匀性没有发生明显的变化。说明浅海多途传播不会造成螺旋桨空化噪声调制深度的不同。     

预报船体脉动压力的几种数值方法

研究螺旋桨空泡及其诱导的船体脉动压力的预报方法,对于减小其引起的船尾振动和辐射噪声是极其重要的.用螺旋桨非定常空泡的预报结果,在桨叶湿表面、空泡表面和尾涡面上布置强度已经求得的源和偶极子,用面元法计算得到无限流场中空泡螺旋桨诱导的速度势,进而求出船体表面的脉动压力.该方法还考虑了真实船体表面形状和自由液面条件,船体表面通过分布其上的奇点来模拟,通过映像法来考虑自由液面的影响.重点分析了船体表面上不同的奇点分布形式以及相应控制方程的区别,对几种方法的数值计算结果进行了比较,结果证明几种不同的数值方法计算得到的结果相差不大,可以任选一种计算公式进行计算.对一吊舱船的脉动压力进行了预报,并同模型试验结果进行了比较,两者有较好的一致性.     

节流槽结构对气穴噪声的影响

为了消除液压阀中的噪声，对不同节流槽内部压力分布、气穴形态和噪声频谱进行了研究.在对节流槽结构特征及流动模型进行分析的基础上，预测了节流阀内气穴噪声的声压模型.通过高速观测及噪声频谱分析对模型进行了验证，并估计了节流阀内的气泡尺寸.结果表明，节流槽结构特征对阀内压力分布、气穴与噪声特性有直接的影响，U形槽内部压力超调量明显高于V形槽，可以显著抑制气穴的析出与生长.不同类型节流槽通过压力分布决定了气泡的成长过程，与U形槽相比，V形槽内部气泡尺寸较大，气泡尺度大小是影响节流槽气穴噪声的主要因素.     

壅塞空化与射流空化噪声谱特性的实验研究

水力空化已成为一种很有潜力的水处理技术。利用水听器采集空化噪声信号,通过对比分析不同喷嘴产生的空化噪声的功率谱特性,得出壅塞空化器具有宽频高能量平台的功率谱曲线,特别适合于水动力空化处理污水和净化水等领域。     

常规声压与声矢量信号非整数维谱性能比较研究

为解决高阶谱算法复杂、计算量大和声压信号有限的抗干扰能力问题,提出了声矢量信号非整数维谱分析方法.利用可抑制高斯和对称分布噪声的高阶累积量非整数维谱对目标辐射噪声声压信号和声矢量信号进行了特征分析.分别采用功率谱图和三维动态谱图方法对常规声压和声矢量信号非整数维谱性能进行了直观比对.为获得定量分析结果,分别对不同背景噪声环境条件下,不同输入信噪比的常规声压与声矢量信号非整数维谱的轴频PBR及PD进行了详细计算.结果表明,声矢量信号非整数维谱特征提取与轴频检测能力优于常规声压信号,为高阶统计量应用于声矢量信号处理提供了一条途径.     

螺旋桨空泡的数值分析

螺旋桨空泡会降低螺旋桨性能,产生空化剥蚀和噪声,从而导致船体振动.文章采用基于速度势的低阶面元法对螺旋桨水动力性能和空泡的范围及厚度进行求解,分别用Morino提出的Kutta和等压Kutta条件对压力分布进行计算,讨论了两种Kutta条件对压力分布的影响.计算了空泡产生后的压力分布,验证了在空泡表面上的压力等于水的汽化压力.对空泡起始点对空泡形状的影响进行了研究,结果表明,空泡起始点对空泡范围有很大影响,空泡起始点离导边越远,空泡范围越小.     

穿孔板噪声谱分析研究

水力空化与超声空化是产生空化的两种主要方法,国内外研究者对超声空化的噪声谱研究的非常多．但对于水力空化,一般仅进行应用方面的实验研究,而疏于声学方面的研究．为进一步了解水力空化的声学特性,本文理论上进行板的振动的计算,并用ANSYS模拟穿孔板的振动,研究其振动频率与测得的空化噪声谱之间的联系．研究结果表明,在特定的条件下,测得的噪声谱呈现明显线状谱分布的超声成分,此时高速水流冲击穿孔板引起了穿孔板的强烈振动,发出超声,但在一般情况下,多孔板水力空化噪声谱并不含超声成分,也不具有明显线状谱特性．     

调节阀空化噪声原因分析及降噪研究

为了控制和防止空化噪声,对液流管道调节阀简化孔板模型的内部流场进行了二维CFD解析,分析模拟结果得出压力分布与空化噪声的关系,重点分析了空化噪声产生的机理及特性．结合空化噪声的预估方法,依据多级降压控制空化噪声的原理,提出有效的降噪声措施,对降低液流管道调节阀空化噪声具有一定的指导意义．     

舰艇辐射噪声源分离方法研究

介绍一种从舰艇辐射噪声数据中分离辐射噪声源的方法.根据不同噪声源的特征,将辐射噪声1/3倍频程谱级数据按螺旋桨噪声变化规律归一化处理来实现分离.引入无量纲频率和修正系数,给出了各工况在整个频率范围的通用归一化关系式.对艇体噪声参与形成低频辐射噪声情况,论述了螺旋桨与艇体噪声的分离原理,并采用数学逼近方法确定了艇体噪声贡献.通过确定各航速时螺旋桨噪声作用,从而实现不同噪声源的分离.     

导管螺旋桨不同桨叶的叶梢泄露涡分析

为了深入探讨叶梢泄露涡的流动机理,研究了导管螺旋桨中桨叶螺距比与盘面比对叶梢泄露涡的影响,以及不同桨叶中叶梢泄露涡、叶梢负荷与叶梢泄露流三者之间的关联. 采用数值方法对不同桨叶的导管螺旋桨流场进行了模拟分析. 结果表明: 当螺距比增大,叶梢泄露涡逐渐远离桨叶吸力面,涡核空化数降低;当盘面比增大,叶梢泄露涡的轨迹基本不变化,涡核空化数提高; 叶梢泄露流通过与叶梢泄露涡之间的流动剪切作用影响叶梢泄露涡的发展;叶梢泄露流流速受到叶梢负荷的影响,负荷越高的位置,叶梢泄露流的速度也越高．