低噪声螺旋桨设计策略研究

发布时间：2017-05-22 11:01

  本文关键词：低噪声螺旋桨设计策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：螺旋桨噪声是船舶主要噪声之一，它虽然对其水动力不会产生影响，但会影响船员及乘客的舒适度甚至对人们的身体健康产生危害，更为重要的是，螺旋桨噪声会影响现代舰船的隐蔽性，因此，螺旋桨噪声一直是国内外学者研究的热点课题。 本文基于有限元及边界元方法，对螺旋桨的振动特性，水动力性能及声辐射进行了数值计算分析，具体内容如下： 1）根据螺旋桨的型值参数，进行坐标换算，建立了螺旋桨的三维实体模型。对建立的螺旋桨模型进行敞水性能分析，验证了螺旋桨建模方法的精确性，同时也证明所采用的数值计算方法适用于螺旋桨的水动力性能分析，且具有较高的计算精度。 2）研究了转动，阻尼及流固耦合作用对螺旋桨振动特性的影响。验证了计算方法的有效性，运用有限元法，分析了转动作用以及阻尼对螺旋桨振动特性的影响，运用耦合模态分析法，分析了流固耦合作用对螺旋桨振动特性的影响，结果表明转动对螺旋桨振动特性的影响可以忽略，阻尼及流固耦合作用对螺旋桨振动特性的影响不能忽略。 3）研究了不同激励位置下，螺旋桨的辐射噪声，结果表明激励作用叶根部位时，螺旋桨辐射噪声最小，作用于叶梢部位时，辐射噪声最大。同时对非均匀流场中螺旋桨的水动力性能进行了计算，将螺旋桨叶片所受脉动压力，，作为螺旋桨所受激励，进行响应计算，然后运用直接边界元法，计算了螺旋桨辐射噪声。 4）通过改变螺旋桨的材料及几何参数，对螺旋桨的声辐射进行分析，并进行对比总结，给出无空泡情况下低噪声螺旋桨的设计策略。 通过以上内容的研究，本文提出了低噪声螺旋桨设计策略，对研发高效、低振、低噪螺旋桨具有借鉴意义。
【关键词】：振动 噪声 螺旋桨 非均匀流场 流固耦合 边界元
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U664.33;U661.44
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9
• 1.2 国内外螺旋桨振动噪声研究现状9-15
• 1.2.1 螺旋桨水动力学研究现状9-11
• 1.2.2 螺旋桨水弹性力学研究现状11-13
• 1.2.3 螺旋桨噪声预报研究综述13-15
• 1.3 本文的主要研究内容15-16
• 第2章 螺旋桨建模及敞水性能分析16-28
• 2.1 引言16
• 2.2 螺旋桨的三维几何模型16-20
• 2.2.1 螺旋桨几何特征16-18
• 2.2.2 螺旋桨三维建模原理18-20
• 2.3 螺旋桨建模20-22
• 2.4 螺旋桨敞水性能计算分析22-27
• 2.4.1 敞水性能计算模型22-23
• 2.4.2 边界条件设置23-24
• 2.4.3 敞水性能计算结果对比分析24-26
• 2.4.4 螺旋桨表面压力分布情况及分析26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 螺旋桨振动特性分析28-40
• 3.1 引言28-29
• 3.2 方法验证29-33
• 3.2.1 流固耦合作用下固有频率的验证29-31
• 3.2.2 旋转时固有频率验证31-33
• 3.3 螺旋桨振动特性分析33-39
• 3.3.1 螺旋桨有限元模型33
• 3.3.2 流固耦合作用对螺旋桨振动特性影响分析33-36
• 3.3.3 流固耦合作用下转动对螺旋桨振动特性影响分析36-38
• 3.3.4 阻尼作用对螺旋桨振动特性的影响分析38-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 螺旋桨声辐射分析研究40-53
• 4.1 声学计算方法简介40-42
• 4.1.1 声学有限元方法（FEM）40
• 4.1.2 声学边界元方法（BEM）40-42
• 4.1.3 声线法42
• 4.1.4 统计能量法（SEA）42
• 4.2 不同激励位置下螺旋桨声辐射分析42-47
• 4.2.1 声辐射分析模型42-43
• 4.2.2 声辐射对比分析43-47
• 4.3 非均匀流场中螺旋桨水动力性能分析47-48
• 4.4 非均匀流场中螺旋桨声辐射分析48-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第5章 低噪声螺旋桨设计策略研究53-61
• 5.1 材料参数对螺旋桨振动噪声的影响53-56
• 5.1.1 密度对螺旋桨振动噪声的影响53-55
• 5.1.2 弹性模量对螺旋桨振动噪声的影响55-56
• 5.2 桨叶数对螺旋桨振动噪声的影响56-60
• 5.2.1 4叶桨声辐射分析56-58
• 5.2.2 5叶桨声辐射分析58-59
• 5.2.3 对比分析59-60
• 5.3 低噪声螺旋桨设计策略60
• 5.4 本章小结60-61
• 结论61-63
• 参考文献63-70
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果70-72
• 致谢72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 汤渭霖;螺旋桨涡旋噪声预报[J];船舶力学;1999年02期

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9 王展智;熊鹰;齐万江;;对转螺旋桨敞水性能数值预报[J];华中科技大学学报(自然科学版);2012年11期

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1 洪毅;高性能复合材料螺旋桨的结构设计及水弹性优化[D];哈尔滨工业大学;2011年

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本文编号：385477