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原文传递螺旋桨空化及噪声性能研究

论文题名：	螺旋桨空化及噪声性能研究
关键词：	船舶工程;螺旋桨;空化性能;结构噪声
摘要：	螺旋桨是目前应用最为广泛的推进器之一，其运转于水下会改变水下速度场和压力场的分布，进而会产生强烈的辐射噪声，这种声音往往会成为水下探测的关键目标。这种噪声会影响到船舶及舰艇的声隐身性，进而影响舰船的打击力和生存力，对用于军事目的的船舶有着至关重要的影响。螺旋桨通常是工作在船后非均匀尾流场之中，在运转过程中会受到不稳定力的作用，进而会产生离散音调噪声和空化。因此结合软件准确的预报螺旋桨的空化和噪声就有了重要的意义。　　本文主要是基于螺旋桨基本理论、计算流体力学、面元法以及Lighthill声类比理论结合计算软件Pumplinx和Actran对某螺旋桨的水动力性能、空化性能以及噪声性能进行了较为系统的分析。分别对螺旋桨定常和非定常水动力性能进行了深入研究，并且分析了空化计算模型对空化模拟结果的影响，最后对螺旋桨空化噪声和无空化噪声进行了对比分析。　　首先，论文对螺旋桨理论方法研究进展进行了简要的叙述，较为系统的总结了国内外对螺旋桨水动力性能、螺旋桨空化性能和噪声性能的研究方法以及发展趋势。　　其次，用时域方法求解了螺旋桨的定常和非定常水动力性能，设定流体为没有旋度和不可压缩的理想流体。基于纳维-斯托克斯方程运用Pumplinx对不同进速系数下的螺旋桨水动力性能进行了数值模拟，验证了分析方法的正确性及结合软件模拟的可行性。得到并分析了流场速度和压力分布。　　再次，基于速度势的面元法运用Pumplinx对螺旋桨片状空化问题进行了数值预报，并分析了螺旋桨空化计算结果受空化模型、计算阶次、螺旋桨进速系数和潜深等因素影响的变化规律。　　最后，基于Lighthill声类比理论和傅立叶变换结合声学软件Actran预报螺旋桨噪声性能，分析了不同位置处声压谱和声功率谱的特性、噪声随距离变化的衰减特性、不同进速系数下的声压级云图等。并进一步分析了非均匀进流、螺旋桨空化、进速系数（即轻载、正常荷载、重载）等对螺旋桨噪声的影响。　　本文主要的研究工作是对螺旋桨空化以及噪声性能的预报研究，对今后船舶工程螺旋桨的设计研究有着重要的指导意义。
作者：	马飞
专业：	船舶与海洋工程
导师：	王大政
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工业大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文