螺旋桨噪声的无量纲化研究
直升机气动噪声研究进展
直升机气动噪声研究进展陈平剑;仲唯贵;段广战【摘要】The status and progress in helicopter aero-acoustic technology is presented,inclu-ding test technology,analysis method and rotor noise control technology.The advanced test technologies such as unsteady pressure measurement,flow field visualization and noise source lo-calization,have been implemented in the acoustic wind tunnel test of rotor noise,which is the es-sential instrument for helicopter aero-acoustic research.Flight test of helicopter aero-acoustic measurements has become a necessary technique in the programs of helicopter noise certification and helicopter noise reduction investigation.With the development of helicopter aero-acoustic noise analysis method,many software tools for rotor noise prediction have been developed and applied in the helicopter design and noise reduction research,based on the solutions of the FW-H equation and Kirchhoff equation.Low noise blade tip is the primary and effective method for heli-copter noise control,and is used widely in helicopter design.Moreover,new technologies such as noise abatement operation and active rotor noise control have been validated by flight test,but have not been used in helicopter design get.Initiated by the demands to design environmentally compatible helicopter,both societies of industry and academia will devote more effort in helicop-ter aero-acoustic technology research.%对直升机气动噪声的研究进展进行了综述，内容包括试验技术、理论分析方法和噪声抑制技术。
艇桨一体的螺旋桨激振力和水动力噪声数值预报
艇桨一体的螺旋桨激振力和水动力噪声数值预报王诗洋;汤佳敏;王文全;张祥瑞【摘要】[目的]螺旋桨噪声和水动力噪声是潜艇噪声控制的重点和难点,因此有必要开展艇桨一体的螺旋桨激振力和水动力噪声预报研究.[方法]以SUBOFF潜艇和DTMB 4383桨为计算对象,结合大涡模拟湍流模型和无限元方法,分析潜艇非均匀伴流场中螺旋桨激振力的变化规律,以及螺旋桨对潜艇表面压力场的影响.采用ACTRAN声学计算软件对艇桨一体的水动力噪声性能进行数值预报.[结果]计算结果表明:螺旋桨激振力的各个分量具有相同的脉动频率,脉动峰值以一阶叶频处为主,同时水平力脉动和垂直力脉动大于推力脉动;潜艇艏部、指挥台、艉翼及螺旋桨叶梢部位均存在局部高压区,这是水动力噪声的主要贡献点;艇桨一体的水动力噪声主要集中在低频段,随着频率的增加,其蝶形分布更加明显;与无桨全附体潜艇相比,带桨潜艇特征点的声压值急剧增加,对其辐射声场的影响较大.[结论]研究成果可为艇桨一体的螺旋桨设计提供参考建议.【期刊名称】《中国舰船研究》【年(卷),期】2019(014)001【总页数】9页(P43-51)【关键词】潜艇;螺旋桨;激振力;无限元方法;水动力噪声【作者】王诗洋;汤佳敏;王文全;张祥瑞【作者单位】中国船舶及海洋工程设计研究院,上海200011;哈尔滨工程大学船舶工程学院,黑龙江哈尔滨 150001;中国船舶及海洋工程设计研究院,上海200011;中国船舶及海洋工程设计研究院,上海200011【正文语种】中文【中图分类】U664.330 引言随着科学技术的发展，潜艇的综合作战性能得到了极大提升，但是反潜探测技术的进步也使得潜艇的水下隐蔽性受到空前的挑战［1］。
按照噪声等级，可以将潜艇划分为高噪声、低噪声和安静型等不同类别［2］，其中“安静型”潜艇备受青睐。
为了提高其生存性和作战能力，噪声控制已成为潜艇总体设计的关键技术。
潜艇噪声分为机械振动噪声、螺旋桨噪声以及流噪声［3］，目前，机械振动噪声已通过基座弹性安装、消声瓦隔音处理等降噪技术得到有效控制［4］，螺旋桨噪声在辐射噪声中的占比较大，水动力噪声则对潜艇的自噪声影响较为明显，因此开展艇桨一体的螺旋桨激振力和水动力噪声预报研究具有重要的工程价值。
直升机旋翼桨涡干扰噪声主动控制技术综述
直升机旋翼桨涡干扰噪声主动控制技术综述摘要：通过对旋翼桨涡干扰噪声主动控制技术的研究情况进行概述，介绍高阶谐波控制HHC桨涡干扰噪声主动控制技术的概念及产生过程；然后针对每种技术的发展历程及研究现状进行总结；讨论桨涡干扰噪声主动控制，并结合研究情况指出开展桨涡干扰噪声主动控制研究的关键技术。
关键词：直升机；旋翼；桨涡干扰噪声；主动控制直升机作为有翼面飞行器的一种，其有限长的桨叶在产生升力的同时，在桨尖处也会形成强度较高的集中尾随涡，也称桨尖涡。
在悬停、下降、中小速等飞行状态下，桨尖涡随气流运动会接近、甚至穿过桨盘平面，出现与桨叶靠近相遇的情况，形成特有的“桨一涡干扰”BVI现象。
这种干扰会引起旋翼／机体的强烈振动并辐射出极强的脉冲噪声。
BVI噪声的出现极大限制了直升机在人口密集区的起降使用。
在军事上，噪声大使得直升机过早地暴露目标，对其战场生存形成严重威胁。
一、慨述直升机既可以垂直起降、悬停，又能够向任意方向飞行，这种特有的飞行能力使其在军事和民用领域得到了广泛应用。
旋翼既是直升机的升力面和操纵面，同时也是直升机外部噪声的最主要来源。
按噪声特性分类，旋翼噪声主要包括桨涡干扰BVI噪声、高速脉冲HSI噪声、厚度噪声、载荷噪声和宽带噪声。
其中，BVI噪声是直升机最为典型的噪声类型之一，它是由旋翼桨叶自身产生的尾迹与后续桨叶相互干扰而诱发产生的噪声。
当直升机处于低速斜下降、小速度平飞、机动飞行等状态时，均会产生不同程度的BVI噪声。
BVI噪声一经出现，会显著增大直升机的总体噪声水平，带来严重的环境噪声污染。
因此，如何有效地降低直升机BVI噪声，已成为现代直升机必需解决的主要问题之一。
二、基于HHC的旋翼BVI噪声主动控制早在Steward就提出了HHC的概念，当时利用HHC来减弱桨叶失速并优化旋翼升力分布，以提高直升机的飞行速度 [1]。
之后大量研究者对HHC技术展开了研究，主要工作集中在降低直升机的振动水平上。
舰船螺旋桨数值模拟中不同网格类型的比较
舰船螺旋桨数值模拟中不同网格类型的比较姚慧岚;张怀新【摘要】The use of different mesh types has an important influence on all aspects of numerical simulation of pro-peller problems. On the STAR-CCM+ platform, numerical simulations were carried out for the 27thITTC designated pro-peller using RANS method (SST kω model), and a comprehensively comparison between three main unstructured mesh types was made from three aspects: mesh generation efficiency; mesh calculation efficiency; prediction accuracy. The comparison of prediction accuracy was carried out in two aspects: macroscopic quantities (thrust and torque) and microscopic quantities (vortex, wake pressure and local turbulence). The influence of mesh number variation on numerical results is analyzed by us-ing three sets of meshes with different resolutions. Results show that: the tetrahedral mesh has the highest mesh generation efficiency and computing efficiency, but the prediction of details is the worst and the mesh number change has the greatest impact on the numerical results; two kinds of efficiency of the trimmed mesh are second to the tetrahedral mesh, but the pre-diction of details is the best; the polyhedral mesh has the lowest mesh generation and calculation efficiencies, and the level of details prediction is second to the trimmed mesh, but the mesh number change has minimal impact on the numerical results.%不同网格类型的使用对螺旋桨不同问题数值模拟的各个方面都有重要影响.在STAR-CCM+平台上,使用RANS方法SST kω模型对第27届ITTC指定螺旋桨进行了数值模拟,并从网格生成效率、网格计算效率、预报准确性等3个方面对3种主流的非结构网格进行比较.预报准确性的比较又从宏观(螺旋桨推力和扭矩)和微观(涡结构、尾流压力场、局部流场)2个方面进行.使用3套不同粗细的网格分析了3种网格数量变化对数值结果的影响.结果表明:四面体网格具有最高的网格生成效率和网格计算效率,但细节预报最差,网格数量变化对结果影响大;修剪网格的生成效率和计算效率处在二者之间,但对流场细节的预报最好;多面体网格的生成效率和计算效率都最低,而细节的预报处在二者之间,网格数量变化对结果影响最小.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2018(040)004【总页数】6页(P33-38)【关键词】螺旋桨;数值模拟;网格类型;效率;预报准确性【作者】姚慧岚;张怀新【作者单位】上海交通大学海洋工程国家重点实验室,上海 200240;高性能船舶与深海开发协同创新中心,上海 200240;上海交通大学海洋工程国家重点实验室,上海200240;高性能船舶与深海开发协同创新中心,上海 200240【正文语种】中文【中图分类】U6610 引言舰船螺旋桨相关问题的研究一直以来都是最具挑战性的问题之一。
基于DNV SILENT-S的物探船水下辐射噪声分析
摘要 ：民用船舶 的水下噪声测量研究一直鲜有报道。针对 以螺 旋桨 为主要影 响因素的船舶 ，基于 Ｄ Ｎ Ｖ Ｓ Ｉ Ｌ Ｅ ＮＴ — Ｓ 的相关观点及要求，以多缆物探船 “ 发现 ６ ”为研 究对象 ，主要对物探船螺旋桨 引起 的水 下辐射噪声展开 了分析
Ｎ Ａ Ｖ ＡＬＡ Ｒ Ｃ ＨＩ Ｔ Ｅ Ｃ Ｔ Ｕ Ｒ ＥＡ Ｎ Ｄ ＯＣ Ｅ Ａ Ｎ Ｅ Ｎ ＧＩ Ｎ Ｅ Ｅ Ｒ Ｉ ＮＧ 船 舶 与海 洋 工 程 ２ ０ １ ５年 第 ３ ｌ 卷 第 ６期 （ 总第 １ ０ ６期 ）
ＤＯ Ｉ ：１ ０ ． １ ４ ０ ５ ６ ￣ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｎ ａ ｏ ｅ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ６ ． ０ ０ ９
ｔ ｏ ｗｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ 。 Ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｉ ｓ ｏ ｎ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｏ ｂ ｉ ｅ ｃ ｔ ｓ ｈ ｉ ｐ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｄ ａ ｔ ａ ｎｄ ａ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ， ｔ ｈ ｅ
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水声学理论习题答案
《水声学》部分习题参考答案绪论1略2略3略4略5环境噪声和海洋混响都是主动声呐的干扰，在实际工作中如何确定哪种干扰是主要的？解：根据水文条件及声呐使用场合，画出回声信号级、混响掩蔽级和噪声掩蔽级随距离变化的曲线，如下图，然后由回声信号曲线与混响掩蔽级、噪声掩蔽级曲线的交点所对应的距离来确定混响是主要干扰，还是噪声为主要干扰，如下图，r R<r n，所以混响是主要干扰。
声信号级噪声掩蔽级R6工作中的主动声呐会受到哪些干扰？若工作频率为1000Hz，且探测沉底目标，则该声呐将会受到哪些干扰源的干扰。
解：工作中的主动声呐受到的干扰是：海洋环境噪声、海洋混响和自噪声，若工作频率为1000Hz，干扰来自：风成噪声、海底混响、螺旋桨引起的自噪声及水动力噪声。
7已知混响是某主动声呐的主要干扰，现将该声呐的声源级增加10dB，问声呐作用距离能提高多少？又，在其余条件不变的情况下，将该声呐发射功率增加一倍，问作用距离如何变化。
（海水吸收不计，声呐工作于开阔水域）解：对于受混响干扰的主动声呐，提高声源级并不能增加作用距离，因为此时信混比并不改变。
在声呐发射声功率增加一倍，其余条件不变的情况下，作用距离变为原距离的42倍，即R R 412 。
第一章 声学基础1 什么条件下发生海底全反射，此时反射系数有什么特点，说明其物理意义。
解：发生全反射的条件是：掠时角小于等于全反射临界角，界面下方介质的声速大于界面上方介质的声速。
发生全反射时，反射系数是复数，其模等于1，虚部和实部的比值给出相位跳变角的正切，即全反射时，会产生相位跳变。
2 略3 略第二章 海洋声学特性1 海水中的声速与哪些因素有关？画出三种常见的海水声速分布。
解：海水中的声速与海水温度、密度和静压力（深度）有关，它们之间的关系难以用解析式表达。
CCCz2 略3 略4 略5 略6 声波在海水中传播时其声强会逐渐减少。
（1）说明原因；（2）解释什么叫物理衰减？什么叫几何衰减？（3）写出海洋中声传播损失的常用TL 表达式，并指明哪项反映的主要是几何衰减，哪项反映的主要是物理衰减；（4）试给出三种不同海洋环境下的几何衰减的TL 表达式。
基于CFD技术的螺旋桨非定常流场数值模拟
基于CFD技术的螺旋桨非定常流场数值模拟高飞飞【摘要】针对单独螺旋桨模型,基于动态结构网格搭接技术,采用CFD方法对其非定常流场进行了数值模拟.首先针对全部外形生成多块点搭接和面搭接两套计算网格,通过分析两套网格的计算结果,验证动态网格搭接技术的可行性和正确性,得出螺旋桨性能参数随转速的变化规律.在此基础上分析了雷诺平均NS(RANS)方程和Euler方程的数值模拟结果.最后研究了攻角对单独螺旋桨性能参数的影响.研究结果表明:动态网格搭接技术能够很好地模拟非定常螺旋桨的性能参数.螺旋桨的拉力系数和功率系数都随着转速的增加而增大.对螺旋桨非定常流场进行数值模拟时,采用Euler方程就能够满足工程精度的需求.攻角0度时单片桨叶的拉力系数和转矩系数都是恒值,而在攻角10度时却都呈现出周期性的正弦曲线.%CFD technology was applied to do the numerical simulation of unsteady flow around the single propeller model, which was based on the structured dynamic grids. To start with, two sets of calculation grids consisting of multi-block point-to-point and face-to-face patched grid were created in terms of the whole shape. Then through the contrastive analysis of the computational results, the feasibility and accuracy of dynamic patched grids were verified. At the same time, the regular patterns in which propeller performance parameters varied in accordance with the rotation rate were obtained. Numerical simulation results of Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations and Euler equations were analyzed based on the research above. In the end, made a study of the influence of angles. The results show that dynamic patched grids are efficient to simulate the characteristicparameters of the unsteady flow. The thrust and power cofficients increase considerably with the rise of the rotational speeds. Euler equations are qualified for engineering precision requirement in the numerical simulation of unsteady flow around single propeller. The thrust and torque cofficients are contant when the angle is 0 degree and take on sinusoidal vibration when 10 degree.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2011(011)030【总页数】6页(P7564-7569)【关键词】螺旋桨;动态网格搭接;Navier-Stokes方程;Euler方程;非定常方法【作者】高飞飞【作者单位】西安航空计算技术研究所,气动数值模拟航空科技重点实验室,西安710068【正文语种】中文【中图分类】V211.3虽然航空推进技术早已进入喷气时代，但在航空发展史上起着重要作用并产生拉力的气动部件——螺旋桨并没有退出航空领域。
螺旋桨流场数值模拟与优化设计
螺旋桨流场数值模拟与优化设计螺旋桨是一种重要的船舶推进装置，它的设计和优化对于船舶的性能和效率具有关键作用。
而螺旋桨的性能与其流场密切相关。
为了更好地理解和优化螺旋桨的流场特性，数值模拟成为了一种重要的研究手段。
数值模拟是通过计算机模拟物理或工程现象的数学模型，以获取结果并推导出相应的结论。
在螺旋桨的数值模拟中，常用的方法是计算流体力学（CFD）方法。
CFD方法通过将流体划分成离散的计算单元，并运用守恒方程、流体运动方程和边界条件等基本原理，求解流体的速度、压力和其他相关参数。
首先，通过数值模拟可以获得螺旋桨的流场分布情况。
在数值模拟中，可以设定不同的边界条件和螺旋桨的几何参数，然后求解流场中的速度和压力分布。
通过分析螺旋桨周围的流场，可以了解到绕螺旋桨旋转的流体是如何受到螺旋桨叶片影响的。
这对于螺旋桨的设计和优化有着重要的参考价值。
其次，数值模拟还可以研究螺旋桨的性能参数，如推力、效率等。
在数值模拟中，可以计算螺旋桨叶片的力学特性，进而推导出螺旋桨的推力和效率。
通过改变螺旋桨的几何参数和边界条件，可以优化螺旋桨的设计，以达到更好的推进效果和节能效果。
此外，数值模拟还可以用于研究螺旋桨的噪声和振动特性。
对于大型船舶而言，螺旋桨的噪声和振动是非常重要的问题。
通过数值模拟可以预测和分析螺旋桨产生的噪声和振动，并寻找相应的改进方案。
这不仅可以提高船舶的运行安全性，还能减少对水生生物的干扰。
在数值模拟中，还可以考虑其他因素对螺旋桨性能的影响，如流体的黏性、湍流等。
这些因素都会对螺旋桨的流场分布和性能参数产生影响，因此在模拟中需要进行相应的考虑和分析。
此外，数值模拟还可以结合实验数据和现场观测结果，进行验证和修正，以提高模拟的准确性和可靠性。
总结而言，螺旋桨的流场数值模拟与优化设计在船舶工程领域中具有重要意义。
通过数值模拟，我们可以深入研究螺旋桨的流场特性，优化螺旋桨的设计和性能参数，并研究螺旋桨的噪声和振动特性。
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中压力、 速度、 尺度等与频率和声能间的关系。 "& %! 无量纲化 空泡噪声试验必须首先遵守几何相 似、 空 泡相似 （ 空泡数相同） 的一般条件， 选 取静压 ! ( 、 水密 度 ! 、 模 型的空泡特征最大直径 2 ( 为基本参数进行无量纲化。 无量纲压力 — ! " ! ， !( . 无量纲半径 — . " ， 2( 无量纲空泡溃灭速度 5 " 5 ( 无量纲频率 & " &2 ( 无量纲功率谱 ( "
关键词： ! 螺旋桨； 无量纲化； 噪声 中图分类号： ! 1&"%8 > ， A<<&8 ??! ! ! 文献标识码： ! .
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对噪声 谱的相 似 性， 可以考虑用相似性理论对试验 数 据 进 行处理。无量 纲噪声 谱对 预报 实 际 情 况 下 的
收稿日期： "$$< = $& = $< 作者简介：张永坤（ ;#%@ = ） 男， 博士研究生， 研究方向为船舶流体力学。
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舰! 船! 科! 学! 技! 术 ’$ . " + " , * " ， ’$ ? . # +# ,# ( . " + $ , * " 。 ( # .# +# ,# 式中：# 为模型； = 为速度。
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螺旋桨噪声的无量纲化研究
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（ ;8 海军工程大学 船舶与海洋工程系， 湖北 武汉 &?$$?? ；"8 海装上海局， 上海 "$$$@? ） 摘 ! 要： ! 实船和船模的螺旋桨噪声存在一定的相似性， 通过无量纲分析船模螺旋桨噪声可以预报实船 的 螺 旋
桨噪声。本文利用无量纲分析方法， 得到影响螺旋桨噪声的一些因素， 如雷诺数、 桨直径、 桨转速、 频率、 空泡数等。在 此基础上对这些因素进行分析， 并提出修正方法。
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;! 螺旋桨无空化噪声的无量纲相似方法计算
由上述关系式可得到标准化的噪声谱级为 ’$ ! " ’$ （ & ） 0 *(+, , 0 )(+, + 。
"! 螺旋桨发生空化时噪声的无量纲计算方法
影响空泡的物理量有： 介质（ 水） 密度 ! ； 水压和临 界压力之差 ! ( 0 3 ； 泡的半径 2 ； 物体的 运动 速度及 尺 速度 度。 影响空泡发声（ 噪声）的是整个过程中压力 < 、
具有 @ 功率的声源的声级 @ ’$ " %(+., " %(+., @ 0 %(+., @ ( " @( !" ( %(+., @ 0 %(+., （ $! ） 0 %(+., . " ， !5 *］ 其中 ［ ，! ( " % " /0 " %( 0 - /0 ，! " % (") 1, 2 3 " ， 5 " % )(( 3 2 4 ，故： ’$ " %(+., @ ; %*( > # 56 0 %(+., . " 。 "& ’! 船模与实船的换算 试验中要保证声速度相似， 基 于 5 ( " 7.849 ， 密度 要求模 型 试 验 压 力 等 于 实 桨 运 行 压 力。 设 ! " 7.849 ， 2(A B 2(? " , A B , ? " "， " 为模型收缩比，这时有：