舰船螺旋桨噪声预报
基于统计能量法的高速船噪声预报
郦茜，吴卫国武汉理工大学交通学院，湖北武汉（430063)E-mail ：sisilq@摘要：高速船由于其高的航速而要求安装大功率高转速的推进主机，从而带来严重的振动噪声问题，因此，在船舶设计初期预估出舱室噪声水平从而及时采取预防措施显得至关重要。
本文应用基于统计能量法原理的软件AutoSEA对高速船舱室进行了设计初期的噪声预报，并对结果进行分析提出了噪声控制的初步方案，模拟计算出采取控制措施后的舱室噪声值。
关键词：统计能量法 AutoSEA 高速船 噪声预报 噪声控制1. 引言使用传统的模态分析方法研究工程结构系统的动力学问题已有很长的历史了，这种研究动力学问题的方法局限于对能够清楚辨认的有限数量的低阶模态进行分析，分析误差随着频率范围向更高扩展而增大，分析难度随着结构复杂程度而增加，研究工程结构系统振动问题的困难是高阶模态参数的不确定性，因此使用统计模态的概念，把振动能量作为描述振动的基本参数，并根据振动波和模态间存在着的内在联系，建立了分析声、结构振动和其它不同子系统耦合动力学的统计能量分析方法(Statistical Energy Analysis 简记作SEA) [1]。
统计能量分析方法适用于分析含有高频、高模态密度的复杂系统(含声子系统和结构子系统，或只含结构子系统)的耦合动力学问题，例如使用统计能量分析可预示复杂系统的内外声振环境等问题。
高速船是自二十世纪五十年代以来，在船舶航速上出现突破、概念新颖的新一代船型，它的出现将在很大程度上改变传统交通运输的结构局面，给水运业注入新的活力[2]。
但是，高速化的同时却带来了严重的振动与噪声问题。
对于高速客船而言,由于其高的航速而要求安装大功率高转速的推进主机,从而为自身设置了一个巨大的振动和噪声源。
在船舶领域，以往的实践大都是在已经设计完毕的船舶上采用特殊器材以达到减振降噪的目的。
然而，这种解决问题的办法所需费用较大，如果能在船舶设计阶段就预估出噪声水平，这样一旦发现最初的设计在声学上不能令人满意，就能及时采取预防措施，则不仅节省开支，而且可以获得更大、更好的效果。
物探调查船舱室噪声预报及控制方案研究
舰船科学技术SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY第43卷第4期2021年4月Vol. 43, No. 4Apr., 2021物探调查船舱室噪声预报及控制方案研究高处1,唐军2,杨德庆為杨梦婕I,李方杰1(1.中国船舶与海洋工程设计研究院，上海200011; 2.广州海洋地质调查局，广东广州510075;3.上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海200240)摘 要：分析舱室噪声的主要贡献源有助于采用合理的降噪措施。
采用统计能量分析方法对某型物探调查船全船舱室噪声进行数值计算。
通过分析能量传递路径，发现该船多数舱室的噪声主要贡献源为主柴油发电机组振动引起的结构噪声。
依据此特点，讨论兼顾主柴油发电机组减振和舱室噪声控制的负泊松比蜂窝浮筏隔振隔声方案。
研究表明，采用负泊松比蜂窝浮筏隔振措施能够显著减小主柴油发电机组振动导致的船体甲板的振动强度，进而减 小船舶舱室噪声。
关键词：物探船；舱室噪声；结构噪声；负泊松比效应；浮筏中图分类号：U661 文献标识码：A文章编号：1672 - 7649(2021)04 - 0088 - 06 doi ： 10.3404/j.issn.l672 - 7649.2021.04.018Onboard noise estimation and control for a geophysical survey vesselGAO Chu 1, TANG Jun 2, YANG De-qing 3, YANG Meng-jie 1, LI Fang-jie 1(1. Marine Design and Research Institute of China, Shanghai 200011, China; 2. Guangzhou Marine Geological Survey,Guangzhou 510075, China; 3. State Key Laboratory of Ocean Engineering School of N aval Architecture,Ocean and Civil Engineering; Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China)Abstract: Analysis of the main contribution of cabin noise could help ship designers to adopt reasonable noise controltreatments. By using statistical energy analysis, the numerical vibro-acoustic characteristics of a geophysical survey ship are presented. The main noise source of this ship is the structurebome noise caused by diesel-powered generator sets. Based onthis feature, application of a floating raft with negative Poisson's ratio effect is proposed, reduction of cabin noise through this measure is investigated and discussed. The results show that the use of proposed floating rafts can significantly reduce the diesel engines 1 vibration level transmitted to hull structure, thereby reduce the cabin noise level.Key words: survey vessel ; cabin noise ; structurebome noise ; negative Poisson 5 s ratio effect ； floating raft0引言物探调查船是一种利用声呐发射、接收声波进行 海洋地球物理勘探的专用作业船舶，其上装备有大量精密勘探设备。
船舶螺旋桨噪声预报方法综述
船舶螺旋桨噪声预报方法综述
黎南
【期刊名称】《现代工业经济和信息化》
【年(卷),期】2017(007)009
【摘要】探讨螺旋桨噪声的分类,分析螺旋桨无空泡噪声的预报,研究螺旋桨空泡噪声的预报.
【总页数】2页(P33-34)
【作者】黎南
【作者单位】海军驻大连地区军事代表室,辽宁大连116002
【正文语种】中文
【中图分类】U664.33
【相关文献】
1.基于面元法及模型试验的船舶螺旋桨噪声预报方法 [J], 张永坤;熊鹰
2.船舶无空泡螺旋桨诱导噪声研究现状综述 [J], 徐野; 熊鹰; 黄政
3.水下对转螺旋桨流致辐射噪声机理与预报方法 [J], 曾赛; 杜选民; 范威
4.艇桨耦合状态螺旋桨水动力与噪声数值预报方法研究 [J], 张楠;李亚;黄苗苗;陈默
5.船舶螺旋桨叶片与艉部湍流场互作用噪声的预报研究 [J], 朱锡清;李亚;孙红星因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
船舶舱室全频段噪声预测与控制技术分析
船舶舱室全频段噪声预测与控制技术分析发布时间：2021-09-15T07:28:21.619Z 来源：《科技新时代》2021年6期作者：谭志华[导读] 对船舶舱室全频段噪声预测与控制技术进行分析，对保证和提高船舶的行驶安全具有重要的意义。
深圳中雅机电实业有限公司+摘要：船舶在我国的海上运输以及海上作业等方面发挥着重要的作用。
近年来，随着船舶生产和研发技术水平的不断提高，我国的船舶行业迎来了蓬勃发展的状态。
噪声是船舶在海上行驶过程中不可避免会产生的一种问题，严重的噪声污染会对船舶中的工作人员的正常工作和身体健康造成一定的影响。
本文以船舶舱室为主要研究对象，着重对船舶舱室全频段的噪声预测与控制技术进行研究和分析，旨在为我国船舶噪声污染的缓解与控制提高提供借鉴的经验。
关键词：噪声预测；船舶舱室；噪声控制技术前言：噪声污染随着现代科学技术的发展已经成为危害环境和人体健康的最主要污染问题之一。
现阶段，海上的交通运输方式在我国的经济社会发展过程中发挥着重要的作用。
船舶的舱室本身就是一个比较密闭的环境，当船舶舱室中的噪声达到一定程度却没有对其进行治理和控制，不仅会给船舶舱室中的工作人员身体健康产生一定的影响，在严重时还会影响船舶行驶的安全性。
对船舶舱室全频段噪声预测与控制技术进行分析，对保证和提高船舶的行驶安全具有重要的意义。
一、船舶舱室中的噪声污染（一）船舶舱室的主要噪声源船舶舱室的噪声来源主要包括辐射空气噪声的声振动源以及船舶结构振动的辐射声振动源两个具体的方面。
这些噪声产生的源头从本质上来说都是依据船舶在运行过程中由于主机、辅机、通风以及空调系统等产生的噪声导致的。
以辐射空气噪声为主的声源主要来自于船舶舱室中的各种动力装置，而以船舶结构振动为主的噪声声源则主要来自于船舶在行驶过程中应用的螺旋桨在转动过程中与水流产生的相互作用，而螺旋桨在转动的过程中还会引发船体的变形使壳板等产生摩擦的声音，进而造成更大的噪声污染[1]。
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。
船舶螺旋桨噪声预报方法综述
在相关的噪声Leabharlann 类 中，螺旋桨空泡噪声和无空 泡噪声中的高频噪声 的物理特性都 比较复杂 ， 因此 ， 如果仅仅根据理论方法预报 ，最终会发现与实际情 况有 较大 出入 。 为 了提 高预报 的准确性 ， 一 般通 过采
收稿 日期 ： ２ ０ １ ７ — ０ ４ — １ ６
作者简介 ： 黎 南（ １ ９ ６ ９ 一） ， 男， 广 西玉林人 ， 博士 ， 毕 业于大连 理 工大学， 高级工程师 ， 研 究方向： 船舶制造。
不明显 ， 可 行性 较 强 ， 因此 ， 可 以选 择 此理 论 方 法 进
射主要是 由气流运动和螺旋桨的叶片相互作用而产 生的；有空泡时的噪声声辐射则主要是 由空泡溃灭 是在 成 的体 积脉 动过 于剧 烈 引起 的 。 目前 的科 研水 平 和技术手段相对 于过去都有了很大程度 的提高 ， 许多专家都在采用计算机对船舶螺旋桨 的噪声预报
运用也较多。它可以得 到关于水下 的物体和湍流流
现 代 工 业 经 济 和 信 息化
ｘ ｄ ｌ ｇ ｙ ｊ ｊ ｘ ｘ ｈ ｘ ＠１ ６ ３ ． ｃ ｏ ｎ ｒ
第 ７卷
动 中产 生 的漩 涡结 构 排列 结果 ，再运 用 声类 比方法
以及 静压 力获 得 的 。最终 得 出梢 涡空 泡 的压 力城 比
引 言
螺旋桨噪声是船舶的重要噪声来源 ，不但在海
军舰 队 中得 到许 多重 视 ，而 且在 民用运 输船 舶 的领 域也 备受 关 注 。无 空 泡 时 的螺旋 桨 宽带 噪 声声 音辐
取实验换算方法进行噪声的预报 。螺旋桨无空泡低 频离散谱噪声 以及低频连续谱噪声 ，因其物理特性
相对 来说 较 为简 单 ，理论 和 实际 预报 之 间 的差 异并
舰船振动噪声的快速预报技术
舰船振动噪声的快速预报技术舰船振动噪声是舰船运行过程中产生的噪声。
舰船振动噪声不仅会导致舰船设备损坏、舰员疲劳，还会污染海洋环境，影响海洋生态系统。
因此，开发一种快速预报舰船振动噪声的技术，对减少舰船振动噪声的影响具有重要意义。
舰船振动噪声的预报是相对复杂的问题，其中包括许多因素，如舰船的结构、船体的水动力学性质、船舶发动机的输出功率等。
然而，随着计算机技术的快速发展，已经开发出了一种快速预测舰船振动噪声的技术。
该技术基于建立船舶振动噪声预报模型。
首先通过一系列的实验数据建立起振动噪声预报模型，从而得到船体、发动机、螺旋桨等船舶系统的振动来源，对船舶振动噪声产生的诸多因素进行合理划分。
然后，将模型储存于计算机中，使用各种软件算法将模型数据进行处理，可快速预测舰船振动噪声。
该技术可以实时、连续监测船舶振动噪声，并预报可能的超标情况，方便船舶管理者及时采取必要的应对措施，减少船舶振动噪声对环境及人员造成的损害。
目前，该技术已经在国内部分港口得到了应用。
研究人员在实际应用中发现，通过航次的记录，实时监视、分析并处理得到的振动噪声预报可以为海事安全、环境监测与保护提供有力的数据支持，对保护海洋环境有一定的促进作用。
当然，该技术仍然存在一定的缺陷，如预报精度不够高等，还亟待进一步完善和改进。
由于舰船振动噪声预报技术是一项新兴技术，随着技术的不断推进和发展，相信其预报精度会逐步提高，为舰船振动噪声治理起到更大的帮助作用。
综上所述，舰船振动噪声的快速预报技术可以为海洋环境保护提供有效的支持。
随着计算机技术的持续进步和不断的深入研究，该技术将会更加成熟、简单高效，预报精度也会不断提高，以更好地为海洋保护和舰船管理提供服务。
相关数据是指在某一问题研究过程中所收集、统计起来的数据，包括原始数据、样本数据、统计量等内容。
下面以某地区某年度的交通事故数据为例，进行数据分析。
数据目的：了解该地区每天的平均交通事故出现次数，并确定是否存在显著差异。
舰船螺旋桨噪声
舰船螺旋桨噪声
钱晓南
【期刊名称】《海洋工程装备与技术》
【年(卷),期】2015(000)002
【摘要】<正>上海交通大学出版社出版定价:$150.00内容简介:本书对舰船螺旋桨水下辐射噪声的基本概念、噪声与水空泡化的关系、低噪声潜艇螺旋桨的研发、螺旋桨噪声的预报和评估以及低噪声螺旋桨的流体动力设计和试验等问题,作了系统的阐述。
螺旋桨发射的主要是水下辐射噪声,可能被监听到。
对于军用舰艇,【总页数】1页(P123-)
【作者】钱晓南
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】U664.33-5
【相关文献】
1.低噪声对转螺旋桨的翼型—螺旋桨一体化设计方法 [J], 乔志德;钟伯文
2.激光噪声与螺旋桨噪声的比较研究 [J], 黄海斌;刘晓然
3.舰船螺旋桨空化噪声建模与仿真研究 [J], 谢骏;笪良龙;唐帅
4.基于Hanson噪声模型的螺旋桨气动与噪声优化设计 [J], 宋翔;余培汛;白俊强;韩啸;彭嘉辉
5.舰船螺旋桨空化低频辐射噪声时频域仿真 [J], 谢骏;笪良龙;胡均川
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空泡噪声预报方法
螺旋桨空泡噪声是由于 空泡的生成与溃灭引起压力 变化而产生的。由于观察、 计量空泡困难和空泡噪声与 噪声发射不成线性关系, 所以 螺旋桨空泡噪声的理论描述 相当复杂。目前主要是依据 模型测试结果通过换算而对 实桨噪声进行预报。 (1) 相似准则 对螺旋桨空泡噪声试验, 不仅 要遵守几何相似和空泡相似 条件, 还要遵守满足空泡溃灭 速度相似、空泡特征相似等 一些相似准则, 由参考文献可 得:
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利用上述公式不仅可以计算不同螺旋桨的无空泡低频 离散谱噪声级, 还可以计算螺旋桨几何参数(如桨直径、 螺距、叶数、侧斜、拱度等)对噪声级的影响。对于一 些特殊的螺旋桨如对转螺旋桨的噪声, 则需要对上面的 预报方法进行进一步改进以应用之。 2.3低频连续谱噪声 螺旋桨的低频连续谱噪声主要是由于螺旋桨工作在船 尾的湍流场中, 由于湍流和叶片的相互作用产生随机升 力脉动, 从而辐射出低频连续谱噪声。 对低频连续谱噪声理论预报, 对螺旋桨来流湍流和叶片 作用用条带理论分析, 近似地把叶片沿叶展方向分成若 干个条带, 把每一条带看作是二维剖面, 总的声辐射是 每一条带上非定常力产生声的总和旋桨噪声预报
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上述预报螺旋桨无空泡低频连续谱噪声方法, 直接 对噪声预报较困难, 一般借助相关函数的方法, 求出 与远场噪声功率谱密度进行������
放产生的起伏力。 上面两种预报方法在实际中都是可行的, 这是由于噪声的研究中对噪声预 报的误差一般要求在3dB, 而dB对声压的关系是对数关系, 涡旋噪声在无 空泡低频连续谱噪声所占有的成分足以满足预报中的精度要求
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(2) 在声级测量中的声级测量公式
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2 无空泡噪声预报方法
2.1高频噪声 由于无空泡高频噪声的辐射源是螺旋桨叶片边界层内的湍 流部分, 其辐射的生成机理相当复杂, 因此, 目前一般采用 试验与经验相结合的方法, 来对实桨进行预报。 该方法与预报空泡噪声一样采用相似的方法将模型的无空 泡高频噪声换算成实桨的无空泡高频噪声。由于在相似过 程中不可避免的破坏雷诺及柯西相似准则, 在预测实验室 必须遵循以下条件:
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2.2低频离散谱噪声 螺旋桨无空泡低频离散谱噪声主要是由于螺旋桨工 作在船尾的非均匀流场中, 当螺旋桨叶片周期性旋转时, 这种非均匀流场会使叶片产生非定常升力脉动, 从而辐射 出周期性的离散谱噪声。对于螺旋桨低频离散谱噪声, 可 用非定常升力面理论和声学方法相结合的预报方法。升 力面理论非定常力的求法是根据势流理论, 用Green定理 求出桨叶面上的扰动速度势和表面上的压力分布, 用压力 分布作为离散谱噪声的源强, 声学方法采用频域法, 且利用 螺旋桨面理论、傅立叶变换和特殊函数等方法。最终可 得公式:
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随着设计方法的改进, 设计人员经过努力将螺旋桨空泡临 界航速大大提高, 对于潜艇等舰船, 螺旋桨空泡工况状态已 经不具有典型性。螺旋桨无空泡噪声就逐渐突出起来。因 此, 对螺旋桨无空泡噪声预报的研究也逐渐得到重视和发 展。在螺旋桨噪声预报方法研究中, 研究人员发现螺旋桨 空泡噪声和螺旋桨无空泡高频噪声的物理特性极其复杂, 在用理论方法进行预报时, 难以完全符合其物理特性, 而只 能相应提出一些假设进行理论研究, 但经过假设后的理论 预报与实际有较大差距。因此, 目前对这两类噪声一般采 用试验换算的方法进行预报。其他两类噪声(螺旋桨无空 泡低频离散谱噪声、螺旋桨无空泡低频连续谱噪声)经过 试验验证发现, 理论预报和实际相差不大, 具有很强的可行 性, 因此对这两类噪声一般采用理论的方法进行预报。
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展望与建议
在螺旋桨噪声预报研究中, 随着流体力学的发展, 对漩涡 空泡的进一步研究, 可大大提高螺旋桨噪声预报的准确 性。随着计算机技术的提高, 以及各种软件与程序的发 展, 逐渐可以解决理论上描述螺旋桨空泡噪声及无空泡 高频噪声的复杂特性, 这样可以进一步完善螺旋桨噪声 的理论预算方法。螺旋桨噪声预报的研究已越来越引起 重视。 (1) 试验和实验数据系统化 在螺旋桨噪声预报研究中, 进行了多种试验, 但不是系统 的, 实验数据也没有进行系统的整理。只有试验和实验 数据系统化, 才能对螺旋桨预报中产生的误差进行归纳, 从而得到较满意的修正公式。
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引言
舰船辐射噪声一直是衡量舰船战斗力及生存能力的主 要性能之一, 特别是潜艇辐射噪声水平已经成为其最主要的 作战性能指标。在舰船的辐射噪声源的组成中, 螺旋桨噪声 占极其主要的位置。舰船航行中, 螺旋桨一旦发生空泡, 在 几千赫以上的中高频段主要是螺旋桨空泡噪声, 随着空泡的 发展, 螺旋桨空泡噪声成为舰船总噪声中最主要成分。在低 航速, 螺旋桨未发生空泡前, 以舰船机械噪声为最高, 螺旋桨 噪声次之, 但噪声级相差不是很大。而随着机械工业的发展, 机械设计安装的精密化, 浮筏等隔振减振装置的使用, 机械 噪声降低趋势明显, 螺旋桨噪声也相应日渐突出。因此, 螺 旋桨噪声预报中无论是对空泡噪声的预报还是对无空泡噪 声的预报都具有重要的意义。
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(2) 螺旋桨噪声预报程序化 计算机迅速发展及在各领域的广泛应用, 各种方法计 算机程序化已成趋势。同样螺旋桨噪声预报的程序化, 可以大大提高噪声预报的效率与经济成本。 (3) 预报方法的逆化 对螺旋桨噪声的预报不应该仅仅为了评价螺旋桨的性 能, 还应该将螺旋桨噪声预报方法逆化来指导螺旋桨 设计, 以提高螺旋桨的声学性能。
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对螺旋桨噪声预报方法的研究不仅可以评价舰船噪声性能, 而且可以为进一步开展低噪声隐身舰船提供设计理论支持 和数据支持。螺旋桨作为噪声源的辐射噪声中, 由于舰船 航速和螺旋桨转速不同, 螺旋桨声级大小和种类也不相同。 因此, 对螺旋桨噪声进行预报时, 按噪声物理特性的不同, 可将螺旋桨噪声分为两大类: (1) 螺旋桨空泡噪声; (2) 螺旋桨无空泡噪声。 第二类螺旋桨无空泡噪声又分为: ������ 螺旋桨无空泡低频离散谱噪声; ������ 螺旋桨无空泡低频连续谱噪声; ������ 螺旋桨无空泡高频噪声。 在对于螺旋桨噪声预报的研究中, 空泡噪声预报研究较无 空泡噪声预报研究开展得早。这是由于在过去舰船设计中, 螺旋桨大部分时间工作在空泡工况下, 螺旋桨空泡噪声十 分突出, 空泡噪声的预报自然就被科研人员重视起来。