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螺旋桨辐射噪声及水弹性振动特性研究
| 论文题名： | 螺旋桨辐射噪声及水弹性振动特性研究 |
| 关键词： | 水下航行体;螺旋桨;辐射噪声;水弹性振动 |
| 摘要： | 水下航行体的隐身性能一直是国防、科研等方面的热点话题，螺旋桨噪声作为水下航行体主要噪声源之一，受到了国内外学者的重点关注。本文针对水下航行体尾部桨盘面伴流场参数、尾流作用下的螺旋桨激振力、螺旋桨低频噪声三者之间的联系展开研究。 本文首先采用LES湍流模型进行水下航行体SUBOFF以及螺旋桨E1619数值模型标定验证，之后改变尾部附体形式，探讨尾部附体对尾部桨盘面伴流场参数影响效果，研究发现尾舵所产生的马蹄涡使得尾部桨盘面伴流场呈现明显的分区特征且盘面整体湍流度增大，安装尾舵填角会明显抑制马蹄涡的形成，使得高湍流区向内半径方向移动，并且降低湍流度峰值大小，对于整个桨盘面，安装尾舵填角具有减小湍流度的效果。 其次，在已有水下航行体模型上安装E1619螺旋桨，使用LES湍流模型以及FW-H方程进行尾流中螺旋桨非定常激振力和低频噪声计算，探究尾部附体形式对螺旋桨激振力和流噪声特性影响，明确尾部桨盘面伴流场参数、螺旋桨激振力、螺旋桨低频噪声三者之间的联系。研究表明螺旋桨低频处的声压级峰值所对应的频率，均为螺旋桨在该方向的激振力峰值频率，并且大小关系相互对应。结合尾部附体对伴流场特性影响可以看到，垂向测点低频声压级峰值与桨盘面不均匀度呈正相关关系，而轴向测点低频声压级峰值与桨盘面湍流度呈正相关关系。 最后，采用CFD软件和FEM软件进行敞水弹性螺旋桨双向流固耦合计算，对比分析弹性螺旋桨和刚性螺旋桨的激振力和流噪声特性。研究表明螺旋桨单桨叶的低频模态容易被激发，弹性螺旋桨会在湿模态的第2、3组振型频率范围处出现较大的螺旋桨激振力幅值以及流噪声声压级。由于桨的弹性作用，指向性分析中各测点位置的总声压级均有不同程度的增大，其中增大最明显的是垂向测点。 本文基于CFD方法和FEM方法，将尾部桨盘面伴流场参数、螺旋桨激振力、螺旋桨低频噪声三者联系起来，并提出弹性螺旋桨双向流固耦合计算方法，对今后水下航行体低频噪声优化设计提供思路和方法支撑。 |
| 作者： | 代金池 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 姜宜辰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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