發(fā)布時間：2021-02-13 08:11

　　[目的]發(fā)現(xiàn)了一種螺旋槳噪聲新成分——螺旋槳低頻彈性被激發(fā)而形成的聲輻射,特別是槳葉同相模態(tài)被激發(fā)引起的強烈聲輻射,我們稱之為"水母模態(tài)",由其激發(fā)誘導(dǎo)的推進器軸系艇體系統(tǒng)低頻窄帶聲輻射,并稱為"水母效應(yīng)"。為揭示其形成機理,開展螺旋槳低頻固有振動特性研究。[方法]基于精細網(wǎng)格有限元方法分析螺旋槳的模態(tài)特征,得到空氣和水介質(zhì)中螺旋槳模態(tài)特性以及槳葉失諧對模態(tài)特性的影響規(guī)律;引用循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)振動理論,對數(shù)值計算結(jié)果予以進一步驗證。[結(jié)果]結(jié)果表明,在空氣和水介質(zhì)中,螺旋槳振動模態(tài)具有分組特征以及組內(nèi)呈現(xiàn)出單頻、重頻模態(tài)的特征;槳葉失諧對重頻模態(tài)影響較大而對單頻模態(tài)/振型影響較小;精細化有限元計算結(jié)果與循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)理論分析一致。[結(jié)論]本研究揭示了螺旋槳的低頻模態(tài)特性,為螺旋槳低頻噪聲機理分析和控制提供了理論支撐,具有理論和工程應(yīng)用價值。 

【文章來源】：中國艦船研究. 2020,15(03)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

7葉螺旋槳精細化有限元計算模型

為進一步說明單頻和重頻模態(tài)的振型特征，給出了其振型圖，如圖2所示。用N和P分別表征同一瞬間槳葉振動沿軸線向前與向后的振動形態(tài)。由圖可以看出，7葉螺旋槳的模態(tài)振型按照模態(tài)頻率分為了4組，其中單頻模態(tài)振型記為NNNNNNN，即7個槳葉同相位振動，振型形似水母運動，故命名為“水母模態(tài)”。其他3組為重頻模態(tài)，其振型分別為NPNPNPN(PNPNPNP),NNPPNNP(PPNNPPN）和NNNPPPN(PPPNNNP），兩兩正交。另外還可以看出，3組重頻模態(tài)的振型全部為（3,4）組合，即3個槳葉振動與另外4個槳葉振動反相，不存在（1,6）組合（即振型為PPPNPPP）和（2,5）組合（即振型為PPNPPNP）等模態(tài)特征。1.2.2 5葉螺旋槳模態(tài)特性

為了揭示螺旋槳模態(tài)特征的普遍性，進一步分析了5葉螺旋槳的模態(tài)特性，如圖3所示。槳葉計算模型同圖1，由在周向進行72°陣列得到。表2給出了5葉螺旋槳的低頻模態(tài)計算結(jié)果。其低頻模態(tài)同樣呈現(xiàn)明顯的分組特征，每組5個模態(tài)。在第1組模態(tài)中，每個槳葉的振型為其第1階彎曲模態(tài)振型，組內(nèi)不同模態(tài)槳葉間相位關(guān)系不同；在第2組模態(tài)中，每個槳葉振型為其第2階模態(tài)振型，組內(nèi)不同模態(tài)槳葉間相位關(guān)系不同。同組內(nèi)5個模態(tài)的頻率相近，不同組間的模態(tài)頻率差別較大。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]船舶艉部激勵耦合振動噪聲機理研究進展與展望[J]. 華宏星,俞強.  中國艦船研究. 2017(04)
[2]小水線面雙體船槳-軸-船體耦合振動和聲輻射分析[J]. 雷智洋,蘇金鵬,華宏星.  振動與沖擊. 2016(21)
[3]艦船隔振裝置技術(shù)及其進展[J]. 何琳,徐偉.  聲學學報. 2013(02)
[4]模型螺旋槳唱音消除方法的試驗研究[J]. 孫紅星,陳奕宏,李亞,高麗瑾.  船舶力學. 2008(05)
[5]循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)振動分析的廣義模態(tài)綜合法[J]. 胡海巖,程德林.  振動與沖擊. 1986(04)
[6]關(guān)于循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)振動的若干研究[J]. 胡海巖,程德林.  山東工業(yè)大學學報. 1985(04)



本文編號：3032226